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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,石墨烯在基体的分散性较好,且无团聚现象;通过接触角及表面能测试试验得出:石墨烯的添加能够提高弹性防污复合膜的接触角以及降低弹性防污复合膜的表面能,综合考虑,石墨烯添加量为0.36%时,弹性防污复合膜既具有较大的接触角,又具有较低的表面能,表现出较好的微生物脱附性能。利用电子万能试验机对GP膜和弹性防污复合膜进行了拉伸及压缩试验,试验结果表明:添加石墨烯能够显著提高温室硫化硅橡胶的力学性能,降低硅橡胶的拉伸弹性模量和压缩弹性模量,而添加一定含量的有机硅季铵盐抑菌剂对弹性防污复合膜的拉伸及压缩模量影响不大,几乎不影响其力学性能。通过动态及静态防污抑菌对比试验,对比了纯硅橡胶膜,不同石墨烯含量的GP膜以及不同抑菌剂含量的弹性防污复合膜在140小时防污抑菌试验后,各膜表面所黏附的细菌数量及其OD值。试验结果表明:弹性防污复合膜在动态水流环境的防污抑菌效果要好于在静态水流环境的抑菌效果;在静态水流环境下,弹性防污复合膜主要通过释放抑菌剂杀死其表面的细菌;在动态水流环境下,弹性防污复合膜除了通过释放抑菌剂抑菌之外,其主要还是通过弹性基体发生表面形变,形成不稳定表面来抑制细菌在其表面的黏附。此外,本文还基于EDEM-FLUENT耦合计算,对弹性壁面抑制细菌黏附的行为进行了模拟试验研究。模拟结果表明:在动态水流冲击下,弹性模量越小,弹性壁面抑制细菌颗粒在其表面黏附的能力越强。模拟结果与动、静态防污抑菌试验结果相吻合。