仿生的概念是上世纪末提出来的，基本理念是模拟大型海洋生物的表面结构来实现防污，比如自然界中海豚的表皮能分泌出特殊的粘液，海蟹可以分泌出一种酶，都使海洋生物难以附着。”海洋化工研究院总工程师、海洋涂料国家重点实验室副主任桂泰江博士告诉记者。“仿生防污涂料的最大意义就是环保和减阻。”“海洋生物的附着给船舶和海洋设施带来极大的危害，它一方面增加船体自重和船体摩擦阻力，从而增加燃料消耗；另一方面会加速船体腐蚀，缩短船舶使用寿命。”桂泰江博士告诉记者，当船舶或海洋装备的海洋生物污损率为5%时，阻力就相当于洁净表面的两倍，燃料消耗增加10%。目前解决这一问题的做法是给轮船及海洋装备喷涂防污涂料，而传统的防污涂料是通过对附着生物进行毒杀来达到防污目的，会对海洋产生一定的污染。
如何能够既解决海洋生物附着问题又不会给大海带来污染？桂泰江博士说，他们研究发现，在大海里众多大型生物则是通过非常“友好”的方法来防止污损。因此，海洋化工研究院开始基于这一原理研究一种仿生防污涂料，目前研究院申报的新型仿生防污技术的研究入选“973”计划项目，研究人员对海洋防污涂料表面形成的生物膜进行系统研究，建立生物膜防污机理，探索新型的仿生防污技术，为研制无毒环保型仿生防污涂料奠定基础。
仿生防污涂料节油又环保
“仿生的概念是表面结构像生物一样，以及提炼活性物质防止生物附着。目前仿生的部分概念已经进入应用阶段。”桂泰江告诉记者。“比如采用仿生技术生产的"污损释放型防污涂料"在船开动以后，以释放小分子硅油来模仿自然生物体内释放的粘液，达到生物无法附着的目的。”由海洋化工研究院自主研发、拥有专利的“无锡自抛光防污涂料”也揉进了仿生的概念，在水解的过程中均匀地释放无毒的杀菌剂，以此达到相同的目的。“在"无锡自抛光防污涂料"研发成功之前，我国都是依赖国外进口，如今这个产品填补了国内空白，目前已进入市场，有望结束依赖进口的局面。”“一艘船一年消耗的油和排放的二氧化碳都很大，很多船级社已经开始制定相关法规以降低能耗指数，而涂料是相对容易实现的办法，其中自抛光防污涂料已在20~30艘船上进行实验。”桂泰江说，“实验表明，一艘300吨的渔船使用了仅是含有仿生概念的自抛光防污涂料，一天就节省了200公斤燃油，经济价值非常明显。”桂泰江表示，海洋化工研究院已经与北海船厂合作，在大连、武汉、上海、广州等建立办事处进行销售、技术服务和协调，防污方面的年销售额可达400万~500万元。
产学研助仿生概念产业化
“最早的"青岛号"帆船就应用了这种涂料，所以现在这种涂料也应用到了豪华游艇上。”桂泰江笑着说，“仿生涂料应用范围广泛，在海水养殖业发展迅速的同时网箱也越来越大型化，不像以前的小网箱便于清理，现在网箱上一长生物就容易把网堵住，鱼很容易缺少养分。而在网箱上涂上仿生防污的渔网涂料，效果非常好，在北方使用的有效期可以达到一年，目前已经在青岛市立项。”“因为防污涂料是特种功能涂料实验周期非常长，而且还有市场推广的难题，所以现在仍面临着许多挑战。”桂泰江告诉记者，“虽然国外已经做出模仿鲨鱼表皮的模具，但是并不实用，目前最主要的两个突破难点就是生物表皮结构如何转变为涂料化的技术，以及提高天然产物的经济性和大规模的生产能力。接下来最大的目标是把防污涂料做得更环保，期限更长，并且更好地实现减阻效果，同时整，合不同学科的优势，结合生物工程方面尽快实现产业化。”
为了尽快完成这一目标，近日，青岛科技大学与海洋涂料国家重点实验室(依托海洋化工研究院)开展联合培养研究生工作，双方签署了研究生联合培养协议。协议中确定了海洋防污技术、重防腐技术和功能型涂料技术为今后的几个重点研究方向。有了人才的支撑，仿生概念或许会很快应用到各行各业中。 |
