弹性防污复合膜的制备及其防污性能研究
发布时间：2023-05-30 18:54
污损生物黏附在海洋环境中的船舶、舰艇以及各种海洋设施、设备等的表面,对船舶、舰艇的航速及其性能造成严重的影响,严重制约我国海洋运输业的发展和海洋资源的开发与利用。依靠防污涂料的毒性抑制污损生物附着的方法因其污染海洋环境而逐渐被淘汰。广谱、高效、环保型新材料、新方法以及新技术的研发,对我国舰船及相关海洋设施的节能降耗、提高装备可靠性和耐用年限、增强舰船机动性和作战能力,将产生积极深远的影响,具有极高的经济利益和重大的军事战略意义。海洋中的许多动、植物天生就具有防止海洋生物污损的能力。受大自然的启发,本论文基于仿生学原理,以海豚和珊瑚为仿生原型,制备了一种新型的海洋防污弹性复合膜。该弹性防污复合膜以室温硫化硅橡胶作为复合膜的基体材料,以有机硅季铵盐作为抑菌填料,通过添加石墨烯对基体材料的力学性能进行改性,采用机械共混法复合制备而成。该弹性防污复合膜即具有类似海豚皮肤的高弹性,又能释放抑菌剂有效抑制海洋细菌在膜表面上的黏附。利用电子扫描电镜对所制备的纯硅橡胶、石墨烯含量分别为0.18%、0.36%和0.72%的GP膜进行了石墨烯分散性电镜观察试验,试验结果表明:当石墨烯含量在0.36%以下时...
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 生物污损的概念与污损生物的种类
1.1.2 海洋生物污损的危害
1.2 海洋生物污损形成的过程
1.2.1 生物污损条件膜的形成
1.2.2 生物污损微生物膜的形成
1.2.3 污损生物群落的形成
1.3 海洋防污技术
1.3.1 海洋防污涂料的发展史
1.3.2 新型防污涂层的发展现状
1.4 仿生技术在工程上的应用
1.4.1 单元仿生技术在工程上的应用
1.4.2 多元耦合仿生技术在工程上的应用
1.4.3 自然界生物对防污技术的启示及应用
1.5 本文的研究内容
第二章 弹性防污复合膜的设计思路及其制备
2.1 仿生原型的选取
2.2 仿生信息的处理
2.3 弹性防污复合膜的设计
2.3.1 基体材料的选取
2.3.2 基体材料/RTV-2力学性能的改性
2.3.3 抑菌填料的选取
2.4 弹性防污复合膜的制备
2.4.1 实验仪器和实验材料
2.4.2 弹性防污复合膜的制备过程
2.5 本章小结
第三章 弹性防污复合膜的表征及其性能测试
3.1 SEM扫描电镜试验
3.1.1 试验步骤
3.1.2 试验观察结果及分析
3.2 接触角及表面能测试
3.2.1 引言
3.2.2 接触角测试试验
3.2.3 表面能计算
3.2.4 试验结果与讨论
3.3 GP膜的力学性能试验
3.3.1 石墨烯含量对GP膜力学性能的影响试验
3.3.2 测试样件的准备
3.3.3 测试过程
3.3.4 试验结果及分析
3.4 弹性防污复合膜的力学性能试验
3.4.1 抑菌填料对弹性防污复合膜的力学性能影响试验
3.4.2 试验方法及过程
3.4.3 试验结果及讨论
3.5 海水浸泡试验
3.5.1 人工海水的配制
3.5.2 试验过程
3.5.3 试验结果及分析
3.6 本章小结
第四章 弹性防污复合膜防污抑菌性能试验研究
4.1 引言
4.2 试验仪器及材料
4.3 动态防污抑菌试验设备介绍
4.4 试验前的准备
4.4.1 试验样件的准备
4.4.2 试验用海水的配制
4.4.3 泛养副球菌的培养
4.5 试验方法
4.5.1 动态防污抑菌试验方法
4.5.2 静态防污抑菌试验方法
4.6 试验结果及分析
4.6.1 动态防污抑菌试验样件的前后对比
4.6.2 动态抑菌试验结果及分析
4.6.3 静态抑菌试验结果及分析
4.6.4 动态-静态防污抑菌试验结果对比
4.7 本章小结
第五章 弹性壁面抑制细菌黏附的模拟实验研究
5.1 引言
5.2 EDEM软件及其与FLUENT软件的耦合
5.2.1 EDEM软件简介
5.2.2 FLUENT软件简介
5.2.3 EDEM-FLUENT耦合
5.3 EDEM模拟
5.3.1 细菌模型的建立
5.3.2 接触模型
5.3.3 相关参数设定
5.3.4 仿真过程
5.4 FLUENT模拟
5.4.1 前处理
5.4.2 FLUENT求解
5.5 EDEM-FLUENT耦合计算结果及分析
5.5.1 弹性壁面与刚性壁面细菌黏附情况对比结果及分析
5.5.2 不同弹性模量下,弹性壁面细菌粘附情况结果及分析
5.5.3 不同细菌形态下,弹性壁面细菌粘附情况结果及分析
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 工作展望
参考文献
导师及作者简介
致谢
本文编号：3824841
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 生物污损的概念与污损生物的种类
1.1.2 海洋生物污损的危害
1.2 海洋生物污损形成的过程
1.2.1 生物污损条件膜的形成
1.2.2 生物污损微生物膜的形成
1.2.3 污损生物群落的形成
1.3 海洋防污技术
1.3.1 海洋防污涂料的发展史
1.3.2 新型防污涂层的发展现状
1.4 仿生技术在工程上的应用
1.4.1 单元仿生技术在工程上的应用
1.4.2 多元耦合仿生技术在工程上的应用
1.4.3 自然界生物对防污技术的启示及应用
1.5 本文的研究内容
第二章 弹性防污复合膜的设计思路及其制备
2.1 仿生原型的选取
2.2 仿生信息的处理
2.3 弹性防污复合膜的设计
2.3.1 基体材料的选取
2.3.2 基体材料/RTV-2力学性能的改性
2.3.3 抑菌填料的选取
2.4 弹性防污复合膜的制备
2.4.1 实验仪器和实验材料
2.4.2 弹性防污复合膜的制备过程
2.5 本章小结
第三章 弹性防污复合膜的表征及其性能测试
3.1 SEM扫描电镜试验
3.1.1 试验步骤
3.1.2 试验观察结果及分析
3.2 接触角及表面能测试
3.2.1 引言
3.2.2 接触角测试试验
3.2.3 表面能计算
3.2.4 试验结果与讨论
3.3 GP膜的力学性能试验
3.3.1 石墨烯含量对GP膜力学性能的影响试验
3.3.2 测试样件的准备
3.3.3 测试过程
3.3.4 试验结果及分析
3.4 弹性防污复合膜的力学性能试验
3.4.1 抑菌填料对弹性防污复合膜的力学性能影响试验
3.4.2 试验方法及过程
3.4.3 试验结果及讨论
3.5 海水浸泡试验
3.5.1 人工海水的配制
3.5.2 试验过程
3.5.3 试验结果及分析
3.6 本章小结
第四章 弹性防污复合膜防污抑菌性能试验研究
4.1 引言
4.2 试验仪器及材料
4.3 动态防污抑菌试验设备介绍
4.4 试验前的准备
4.4.1 试验样件的准备
4.4.2 试验用海水的配制
4.4.3 泛养副球菌的培养
4.5 试验方法
4.5.1 动态防污抑菌试验方法
4.5.2 静态防污抑菌试验方法
4.6 试验结果及分析
4.6.1 动态防污抑菌试验样件的前后对比
4.6.2 动态抑菌试验结果及分析
4.6.3 静态抑菌试验结果及分析
4.6.4 动态-静态防污抑菌试验结果对比
4.7 本章小结
第五章 弹性壁面抑制细菌黏附的模拟实验研究
5.1 引言
5.2 EDEM软件及其与FLUENT软件的耦合
5.2.1 EDEM软件简介
5.2.2 FLUENT软件简介
5.2.3 EDEM-FLUENT耦合
5.3 EDEM模拟
5.3.1 细菌模型的建立
5.3.2 接触模型
5.3.3 相关参数设定
5.3.4 仿真过程
5.4 FLUENT模拟
5.4.1 前处理
5.4.2 FLUENT求解
5.5 EDEM-FLUENT耦合计算结果及分析
5.5.1 弹性壁面与刚性壁面细菌黏附情况对比结果及分析
5.5.2 不同弹性模量下,弹性壁面细菌粘附情况结果及分析
5.5.3 不同细菌形态下,弹性壁面细菌粘附情况结果及分析
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 工作展望
参考文献
导师及作者简介
致谢
本文编号：3824841
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