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    基于船舶绿色防污的船舶管系材料研究    Summary:随着全球对环境保护的重视，船舶管系材料的绿色防污研究愈发重要本文分析了船舶污染现状及危害，包括事故污染、排放污染等对渔业、旅游业的不良影响介绍了船舶绿色防污涂料与表面处理、压载水处理技术、尾气净化技术和垃圾处理方法等方法，对比了传统船舶管系材料碳素钢和铜合金的优缺点，探索了新型绿色材料苔藓启发材料和耐高低温防腐船舶涂料最后总结了研究结论，并对未来新型材料研发、防污技术优化、多学科融合与合作等方向进行了展望Keys:船舶管系材料；绿色防污；新型材料；防污技术1.引言随着全球环保意识增强，船舶行业面临严格的环保要求，特别是船舶管系材料的选择，不仅关乎性能与安全，更与海洋环境保护紧密相关传统管系材料易附着海洋生物，增加航行阻力，破坏海洋生态尽管全球绿色防污技术研究不断深入，但针对船舶管系材料的绿色防污研究相对较少因此，探索创新的船舶管系材料，结合先进绿色防污技术，成为船舶行业的重要课题绿色防污船舶管系材料需具备优异的防污性能，借鉴立邦FASTAR涂料的纳米树脂技术，减少海洋生物附着；还需具备良好的耐腐蚀性，可参考铝合金外表防护方法，阴极保护技术，抵御海水腐蚀。

同时，材料的可加工性和成本也是关键因素，需兼顾安装维护便利性和广泛应用的经济性明确绿色防污船舶管系材料的特性及应用，将为船舶环保提供新方案，推动船舶行业可持续发展2.船舶污染现状及危害2.1船舶污染的种类船舶污染主要包括事故污染、排放污染和压载水污染事故污染碰撞、搁浅等导致的燃油泄漏，每年造成巨大经济损失，严重破坏海洋生态，影响海洋生物生存，并通过食物链威胁人类健康排放污染方面，船舶废气排放中的硫氧化物、氮氧化物等形成酸雨和光化学烟雾，危害陆地生态和人类健康；废水排放含有机物和重金属，导致海水富营养化，引发赤潮，破坏海洋生态，影响渔业资源质量和安全[1]数据显示，船舶在上海和香港的废气排放中占比显著，对当地空气质量造成严重影响因此，船舶污染问题亟待解决，以保护海洋生态和人类健康2.2污染对各领域的影响船舶污染对渔业资源和旅游业均造成显著影响对于渔业资源，船舶生活污水中的有机物和营养盐导致海水富营养化，形成赤潮，破坏渔业生态环境，减少渔业资源量约30%，经济损失巨大同时，重金属和有机污染物在食物链中积累，影响鱼类、贝类等水产品的生长和繁殖，对人类健康构成潜在风险此外，污染物降低水体透明度，影响海洋植物光合作用，减少渔业资源食物来源，降低生物多样性。

对于旅游业，船舶排放的污染物恶化沿海水域水质，影响游客对海滩和水上活动的需求，降低旅游满意度油污等严重污染破坏自然景观，影响沿海旅游业发展，减少生态旅游体验机会，赤潮等有害藻类繁殖破坏沿海生物多样性，影响游客需求2.3船舶绿色防污方法2.3.1防污涂料与表面处理防污涂料和表面处理技术是实现船舶绿色防污的关键手段自抛光涂料立邦AQUATERRAS，利用医学抗血栓形成聚合物技术，形成亲水和疏水微域结构，排斥海洋生物附着，降低船体粗糙度，减少摩擦，节省燃料和排放，同时减轻生态问题金属表面喷砂除锈是常见的表面处理方法，通过清洗、一次和二次喷砂处理，喷洒除锈剂，实现防锈、防腐、防污，提高船舶寿命此外，还有物理、化学和电化学处理方法，喷砂、抛丸、酸洗、磷化、阳极氧化、电镀等，针对不同材质和污染类型，选择相应方法，广泛应用于船舶外壳、螺旋桨、船底及管系材料，提高防污和耐腐蚀性能2.3.2压载水处理技术压载水处理技术对船舶绿色运行至关重要，主要包括物理、化学和生物处理三种方法物理处理过滤和紫外线照射，能有效去除大于特定孔径的物体和杀灭微生物，但受成本、水浊度和黄色物质吸收影响日本技术可清除不同粒径的物体，但紫外线处理受悬浮物和黄色物质影响，需预处理和规定透射率范围。

生物处理则通过添加特殊生物制剂，靶向作用压载水中特定有害生物，降低生物数量和种类，达到环保要求，且相对温和、成本低、维护方便，不会对环境造成二次污染因此，生物处理在压载水处理中展现出良好成效2.3.3其他防污技术船舶尾气净化技术和垃圾处理方法对于减少环境污染、保护海洋生态具有重要意义尾气净化方面，SCR技术利用催化剂将尾气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水，具有高脱硝效率、技术成熟、适应性强等优点，但存在高成本、占用空间大、尿素储存和处理等问题某大型集装箱船采用SCR技术，使用尿素作为还原剂，成功降低了氮氧化物排放80%以上，同时发动机性能和燃油经济性未受影响垃圾处理方面，船舶垃圾包括生活垃圾、废弃设备、包装材料等，未经处理直接排放会严重破坏海洋生态[2]因此，船舶垃圾处理方法包括分类收集、压缩储存、焚烧处理和回收利用等，旨在减少垃圾体积、降低污染、提高资源利用率和降低运营成本一些先进船舶采用垃圾焚烧炉和压缩设备，配备垃圾分类设施，鼓励船员分类收集垃圾，提高回收利用率通过这些措施，船舶不仅能保护海洋环境，还能减少资源浪费，满足日益严格的环保法规要求3.绿色防污船舶管系材料分析3.1传统船舶管系材料碳素钢和铜合金在船舶管系中各有优缺点。

碳素钢成本低、性能范围广，适用于制造对强度要求不高的部件，但随碳含量增加，塑性、韧性和可焊性下降，且耐腐蚀性较差，需额外防腐措施此外，碳素钢的热硬性和淬透性低，易变形开裂相比之下，铜合金具有良好的抗腐蚀性能，特别适合作为海水管，紫铜用于导电部件和耐蚀性零件，镍铝青铜用于接触海水和其他介质的耐蚀零件然而，铜合金价格较高，增加了成本，且使用温度受限，黄铜管脱锌腐蚀和应力腐蚀能力较弱，限制了其在舰船上的应用目前，铜镍合金冷凝管材料的耐腐蚀能力还需提高因此，在选择材料时，需根据具体需求和条件进行权衡3.2新型绿色材料探索船舶管系材料的绿色防污研究正不断推进，新型材料不断涌现中科院理化所王树涛团队研发的受青苔启发的粘滑皮肤材料，展现出长时间粘附性和防油污稳定性，制备简便、可大规模制备，解决了水下超疏油材料粘附问题，有望应用于海洋船舶等领域同时，浙江鱼童新材料公司推出的耐高低温防腐船舶涂料，可抵抗-196℃至650℃热循环腐蚀，满足全海域航行要求，价格更具竞争力该公司在绿色发展方面积极作为，配合环保部门推进VOCs源头减排工作，为船舶量身定制绿色解决方案这些新型材料和涂料的研发和应用，为船舶管系材料的绿色防污提供了新的选择和思路。

3.3未来发展方向3.3.1新型材料研发功能化复合材料涂层在船舶管系材料上的应用持续探索运用物理吸附、喷涂和溅射等方法将功能化材料附着于管系表面提升防污性能；深入研究化学和生物方法，合成功能化物质与基底材料化学键结合，或利用生物体制备抗生物附着涂层通过调控反应条件和添加剂优化涂层性能，满足不同环境防污需求仿生材料创新应用也在推进借鉴贝壳表面形貌结构和青苔粘滑皮肤特性，开发仿生防污材料研究贝壳表面微结构与反附着机理及青苔材料特性，设计绿色仿生防污技术，经实验和模拟仿真验证优化后应用于船舶管系，对比传统防污涂料差异，为绿色防污提供新思路3.3.2防污技术优化防污涂料性能不断提升改进其各项物理化学性能，开发水性和无铜防污涂料降低危害如以水为溶剂减少有机溶剂使用，采用纳米技术提高硬度和耐磨性表面处理技术创新同步进行探索新喷砂除锈方法、化学处理和电化学处理方法，结合表面改性法提高管系材料防污和耐腐蚀性能压载水处理技术进一步改进优化过滤器系统孔径设计，研究新紫外线照射技术；开发高效生物制剂，加强系统监测维护尾气净化和垃圾处理技术持续升级研究新催化剂材料和技术，探索其他尾气净化方法；优化垃圾处理方法，提高回收利用率，加强船员环保教育。

4.结束语本文深入研究了基于船舶绿色防污的管系材料，明确了其紧迫性，并介绍了多种防污方法传统材料碳素钢成本低但耐腐蚀性差，铜合金抗腐蚀好但价格贵且适用温度有限新型绿色材料受青苔启发的材料和耐高低温防腐涂料，展现出制备简便、粘附性强、防油污稳定性好及满足极端温度条件等优势，为船舶管系材料提供了新的选择总之，绿色防污船舶管系材料的研究对保护海洋环境、提高船舶性能和推动可持续发展具有重要意义，未来将有更多创新材料和技术涌现，支撑船舶行业的绿色发展Reference：[1]浅析船舶管系生产设计.苏福星;吴杰;裴史帅;黄广雄.广东造船,2023(02)[2]提高船舶管系制造效率的有效方法.张凯.船舶物资与市场,2023(07)  -全文完-。