船体防污减阻新型低表面能生物有机金属材料制备及性能研究

With the depletion of oil resources and the continuous improvement of environmental protection requirements, the development of green ships has become the direction for future marine development. The science and technology of tribology plays a remarkable role in green ship. Ship antifouling and drag reduction is a trpical research issue in marine tribology. Ship antifouing is always a key factor to postpone the increase of ship voyage velocity. The surface anti-fouling property of the material is closely related with the surface energy. When the surface energy is low or ultra-low, the fouling occurrence will be difficult or fouling releasing is very easy. This study focuses on how to use the peptide - steel reaction to yield a new bioorganic-metal with low surface energy. Through designing proper peptide, a new bioorganic-metal with low surface energy will be obtained by the peptide - steel reaction. The anti-fouling property and drag reduction performance of the developed material will be studied in further. The corresponding mechanisms will be investigated comprehensively. The knowledge obtained in this study will provide theoretical references for the design and pratice application of surfaces with low surface energy and contribute to the development of green ship.

随着石油资源的枯竭和环保要求的不断提高，绿色船舶已成为未来船舶发展的方向。摩擦学在绿色船舶中有着极其重要的地位和作用，船舶的防污减阻便是典型的船舶外摩擦问题。生物污损一直是船舶航行提速的主要障碍之一，低表面能环境友好型的防污减阻材料研究是解决海洋生物污损的重要措施之一，材料的表面防污性能与表面能紧密相关，当材料的表面能低或超低的时候，污损的发生将会变得困难，或者污损脱附将变得十分容易。本申请课题从表面能入手，利用生物肽可以跟金属材料相互作用的特性，通过设计合适的生物肽，基于肽与金属表面的反应获得具有低表面能的新型生物有机金属材料，建立低表面能生物有机金属材料防污减阻性能的测试与评价方法，研究防污减阻特性和相关机理，获得低表面能生物有机金属材料防污减阻性能的机理解释，为船舶防污减阻的低表面能表面设计和实际应用提供理论依据，对船舶的绿色防污减阻做出贡献。

随着石油资源的枯竭和环保要求的不断提高，绿色船舶已成为未来船舶发展的方向。摩擦学在绿色船舶中有着极其重要的地位和作用，船舶的防污减阻便是典型的船舶外摩擦问题。生物污损一直是船舶航行提速的主要障碍之一，低表面能环境友好型的防污减阻材料研究是解决海洋生物污损的重要措施之一，材料的表面防污性能与表面能紧密相关，当材料的表面能低或超低的时候，污损的发生将会变得困难，或者污损脱附将变得十分容易。本项目从材料表面特性入手，利用生物肽可以跟金属材料相互作用的特性，通过生物技术手段将获得的具有金属结合性的多肽RBD和具有疏水性的MrpF多肽衍生片段重组以构建融合蛋白，该种蛋白不仅可以与不锈钢发生反应，而且具有疏水效果；将重组基因导入DH5α大肠杆菌中，在合适的条件下将菌液筛选后得到的DH5α大肠杆菌扩大培养，获得重组融合蛋白。从中药紫花地丁中提取大环寡肽，通过优化处理获得抗菌生物肽。在获得上述生物肽的基础上，研究利用生物肽与金属材料的反应制备生物有机金属材料的方法和工艺，通过对样本表面进行活化处理，使更多的生物肽可以结合在样本的表面，利用优化的生物肽与金属反应获得生物有机金属材料。针对生成的生物有机金属材料，分析表面的物理化学性能，确定表面物质的存在形态及均匀性，结合其表面疏水性能估算样本的表面能，并分析材料表面的形貌，获得样本表面形貌参数与表面能之间的关系，为获得生物肽修饰与表面微结构协同作用的防污表面研究奠定了基础。对生成的低表面能生物有机金属材料开展实验室防污性能测试，根据细菌和海藻的附着情况分析其防污性能，分析材料表面的防污机理和阻力特性，为具有防污且不增加流体界面阻力的低表面能表面设计提供理论依据。