International Biodeterioration & Biodegradation | 深圳先進院與廈門大學(xué)聯(lián)合研究海洋原位儀器長期靜態(tài)防生物污損技術(shù)取得進展
3月18日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院集成所光電工程技術(shù)中心海洋傳感器研制團隊，與廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院海洋污損生物及其防除研究團隊的最新合作研究成果發(fā)表于International Biodeterioration & Biodegradation。
論文上線截圖
合作團隊通過在廈深兩地亞熱帶海區(qū)長時間海上實際試驗，研究了天然產(chǎn)物基防污涂料對六種常用海洋傳感器金屬與非金屬材料的防污效能。廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院博士生郝歡歡和深圳先進院博士生劉鵬為論文的并列第一作者，廈門大學(xué)教授馮丹青和深圳先進院正高級工程師李劍平為論文的共同通訊作者。
對于長期部署在海水中的各類儀器來說，生物附著是一個嚴(yán)重的問題，它會縮短儀器的使用壽命，增加人工維護的頻率和成本，并導(dǎo)致觀測信號的漂移和數(shù)據(jù)誤差。因此，必須對儀器外部進行防污處理。
對原位儀器外殼材料表面涂覆防污涂料是減少生物附著的主要方法之一，但現(xiàn)有的防污涂料例如重金屬基涂料有較強的毒性，不僅會污染海水環(huán)境，還有可能對儀器監(jiān)測的生物對象有害；而另外一些低表面能涂料的靜態(tài)防污效果較差，并不適用于靜態(tài)部署于海水中的傳感器。針對該問題，深圳先進院團隊和廈門大學(xué)團隊開展密切合作，在亞熱帶海區(qū)研究了在真實海水環(huán)境下天然產(chǎn)物（喜樹堿，CPT）基防污涂料對不同材料儀器外殼的防污效能。
在該研究中，深圳先進院團隊首先將6種常用的海洋儀器外殼材料（316L不銹鋼、TC4鈦合金、7075鋁合金、聚甲醛、聚氯乙烯、特氟龍）制作成掛板，與廈大團隊一起將掛板放置在廈門五緣灣海域水下，以試驗廈大團隊研發(fā)的CPT基防污涂料在上述材料表面的防污效能。海試實驗結(jié)果表明，CPT基防污涂料在海區(qū)3個月內(nèi)在上述六種材質(zhì)上均顯示出優(yōu)異的防生物附著效能，未涂覆涂料的對照區(qū)域長滿了污損生物，但涂覆涂料的區(qū)域保持了表面潔凈。在海區(qū)實測9個月后，涂覆涂料區(qū)域的污損生物仍明顯少于對照區(qū)域，尤其是在塑料材質(zhì)上的防生物附著效能要優(yōu)于金屬材質(zhì)。
此外，雙方還通過在深圳大亞灣海域浮標(biāo)平臺的實際部署，開展了CPT基防污涂料對三種深圳先進院團隊研發(fā)的原位傳感器的防污效能海上試驗。浮標(biāo)海試結(jié)果表明，CPT基涂料用于水下原位傳感器時，可以使原位傳感器外殼表面保持潔凈至少超過4個月，與未經(jīng)涂料處理的情況（平均2周維護周期）相比，大大延長了傳感器的免維護周期。
該技術(shù)不僅降低了海洋儀器維護的人力成本，還增強了傳感器在海洋環(huán)境下工作的可靠性。因此，基于CPT的涂料可以作為一種有效、高效的抵抗生物污損解決方案，用于提升海洋儀器在真實海洋環(huán)境中的長期水下工作能力。
該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、中科院BR計劃、廈門青年創(chuàng)新基金以及深圳市科技創(chuàng)新計劃等項目的支持。自2020年6月至2021年3月，先進院團隊冒著高溫和海上作業(yè)的不便，堅持每2周前往深圳大鵬海上浮標(biāo)平臺，對傳感器進行維護，記錄附著情況。未來，中科院先進院團隊將與廈大團隊繼續(xù)密切合作，進一步為我國海洋高科技事業(yè)發(fā)展做出貢獻！
圖1：經(jīng)CPT基涂料處理（右）與未處理（左）的不同材質(zhì)掛板在海試不同時段的生物附著情況對比
圖2：經(jīng)CPT基涂料處理（右）與未處理（左）的海洋原位傳感器外殼生物附著情況
圖3：研發(fā)人員在儀器維護期間檢查污損情況
圖4：研發(fā)人員清理未經(jīng)防護的儀器架上的生物附著
