一種基于鯊魚皮原理研制的新型環(huán)保船體涂層材料或許很快就將幫助美國海軍提高艦艇的航速,同時還可節(jié)省燃料。
這種材料并不需要涂在發(fā)動機附近區(qū)域。涂層區(qū)僅限于吃水線以下的船體。由于這部分船體上附著很多海藻及其他海洋生物,它們干擾了艦艇的航行
,不僅使得航速降低,還降低了船只的機動性。
美國海軍研究中心物理科學部負責環(huán)境質(zhì)量項目的官員史蒂芬·麥克埃瓦尼說,為艦只提供動力每年要消耗美國海軍5.5億到6億美元,而在克服附著在船體上的海洋生物對艦艇造成的阻力方面,至少要消耗5000萬美元。
現(xiàn)有的防污涂料,像三丁基錫(TBT),可殺死附著在船體上的海藻等生物,但TBT是被國際海事組織嚴格禁止使用的。加拿大世界野生動物基金會的科學家蘇斯安·薩尼格說,TBT會導致牡蠣和蝸牛產(chǎn)生畸形變異。這種化學物質(zhì)還會在魚類、海洋鳥類以及海洋哺乳動物的體內(nèi)積聚,嚴重損害它們的生殖和免疫系統(tǒng)。
為找到一種驅(qū)走海藻而不是殺死它們的方法,美國佛羅里達大學的物質(zhì)科學和工程學教授安東尼·布倫安和他的同事將目光轉(zhuǎn)向自然。盡管鯊魚一生都生活在水下,但它們并不會遇到海藻或其他海洋生物體纏身的困擾?茖W家發(fā)現(xiàn),鯊魚皮是由微小的矩形鱗片組成,在這些鱗片上覆有刺狀突起或剛毛。因此,它們的皮摸起來有一種粗糙感。鯊魚皮的這種不規(guī)則表面使植物孢子很難附著在上面,海藻或其他植物也就無法生長。布倫安說:“這就如同在一個參差不齊的釘床上行走。”
利用一種塑料與橡膠合成的涂層材料,布倫安復制出一種“鯊魚皮”。這種涂層材料是由數(shù)百萬個微小的鉆石狀突起“鱗片”構(gòu)成,這種微小鱗片只有借助顯微鏡才能觀察到。每個小“鉆石”長15微米,并包含有7個肋狀突起。在實驗室所進行的實驗表明,這種涂層材料可使在船體上安家的一種叫做石莼的孢子減少90%。石莼是一種常見的有害海藻,在船體兩側(cè)位置經(jīng)常可以看到。布倫安說:“現(xiàn)在孢子僅有的落腳點是鱗片上存在缺陷的位置!
設(shè)計這種涂層材料是基于以下事實,即在海藻的孢子將自己黏結(jié)在船體上之前,它們都要“檢查”一下船體的表面。麥克埃瓦尼稱這種涂層材料是一種“魔力物質(zhì)”,因為孢子不喜歡這種表面,轉(zhuǎn)而尋找其他合適的棲息地。
但以一種式樣的涂層材料對付所有海洋生物顯然是不夠的。布倫安說:“海洋植物的孢子具有驚人的適應(yīng)能力,它們會改變形狀然后將自己附著在船體表面。”鯊魚可以很容易對付這種情況,因為它們在游動時身體上的鱗片會移動并發(fā)生彎曲。在對這種涂層材料進行研究時,布倫安和他的同事已經(jīng)使這種鉆石狀式樣的鱗片在一種低能電流的作用下保持動態(tài)。隨著電流強度的變化,這種船體表面的肋狀突起會隨之膨脹和收縮,從而使它們在船體表面不斷進行伸縮運動。這種運動還可以防止淤泥和其他漂浮物在船體上積聚。
這種動態(tài)涂層材料目前已經(jīng)進入試驗階段。麥克埃瓦尼說,要真正把這種新型船體涂料投入使用還需時日,但目前,從基礎(chǔ)實驗中他們已經(jīng)獲得了它在防污方面所具有的驚人效果。▲(任秋凌)
責任編輯:屠筱茵