文/羊城晚報全媒體記者 李鋼圖/由受訪者提供
一項世界級的材料難題被廣州的科學家們所攻破！
記者了解到，經過近二十年的不懈鑽研，來自華南理工大學的科研團隊在海洋防汙材料領域取得了重大進展：新型海洋防汙材料爲我國船舶、海洋裝備提供了亟需的“防護服”，並且打破了長期以來國外在該領域的技術、産品上的壟斷。這一技術成果獲得了2021年度廣東省科學技術獎技術發明獎一等獎。
課題緣起：“瓦良格號”的到達
回到20年前，當時，曆經將近三年的艱難跋涉，我國購買的航空母艦瓦良格號，終于抵達了大連港。此時的瓦良格號，卻因爲長期缺少維護，艦艏下方布滿了暗紅色的汙垢，整個船身顯得很陳舊。
隨著瓦良格號的抵達，揭開了我國航母事業的序幕，但是那些暗紅色的汙垢，卻是一項亟待攻關的技術難題——海洋防汙。瓦良格號船體上的那些暗紅色汙垢，除了鐵鏽之外，更多的是各色海洋生物，藤壺、管蟲、苔藓蟲、贻貝等，以及細菌和硅藻之類的微生物。
原來，航行在海洋中的船舶、海面上作業的海洋裝備，都會面臨一個共同難題：海洋生物汙損。它是指海洋微生物、動物和植物在船體等設備表面吸附、生長和繁殖所形成的生物垢，不僅會增大船舶航行阻力，增加其能耗和二氧化碳排放；還會堵塞核電站、熱電站的冷卻水管路，降低其冷熱交換效率，阻礙波浪能發電、潮汐發電等裝備的正常運轉；此外，它還會堵塞海水養殖網箱的網孔，導致大面積魚蝦死亡，降低海洋養殖産能等。
隨著我國海洋事業的不斷推進，不止是航母，各類深海裝備、遠洋船舶、海上風電等，都要面臨著海洋防汙的問題。
2003年，項目第一完成人張廣照教授把目光投向海洋防汙研究。隨後在兩個國家重大科學研究計劃的支持下，他帶領團隊踏上“動態表面海洋防汙材料及配套防護技術”的課題攻關之路。
直至2012年，項目組在技術攻關上才開始取得突破性的進展。2013年至2016年之間，相關技術理論及成果開始正式形成，並且邁入了實用及成果轉化的階段。
回顧這段曆程，項目組負責人張廣照說，相比起海洋防腐技術，海洋防汙技術的研發周期非常漫長。海洋防腐所面對的是海水或大氣等腐蝕環境，可以在實驗室中對相關材料進行模擬測試，而海洋防汙材料的測試，必須“實船實驗”，成本、人力投入都極其巨大。
課題難度：要應對極其複雜的海洋環境
被稱爲材料界的“桂冠”級難題，要研發海洋防汙材料的技術難度究竟有多大？
此前，我國造船行業所使用的均爲國外的技術産品，國內95%的市場均爲國外所占據。
項目主要完成人，華南理工大學教授馬春風介紹說，海洋防汙技術首先所面臨的是極其複雜的海洋環境，不同的海域有著不同的溫度、鹽度以及海洋生物種類，適用于某些海域的塗料，並不能保證適用于其他海域。此前，我國曾經引進了俄羅斯的防汙技術，但是由于俄羅斯的船舶長期處于冷水海域，其面臨的生物汙損問題並不嚴重，而我國的東海、南海海域水溫較高，俄羅斯的技術並不能針對性地加以解決。
此外，海洋中，各種可能對船舶、裝備進行粘附的微生物、動物、植物種類超過了四千種，也很難有一種塗料，能夠有效地阻止所有的海洋生物。
即使是國外的技術産品，也不能很好的解決上述兩項難題。
大膽創新：提出“以動治靜”思路
功夫不負有心人。中國科學家們在技術攻關上進行了大膽的突破性創新。
馬春風介紹說，以前應對防汙問題，大家圍繞的對象是船舶，航行狀態下的船體由于與海水之間有相互運動，表面汙損程度較低， 這也就是以往的“以動治動”的思路，而項目組在國際上首次提出了“以動治靜”的“動態表面防汙”策略：即使船舶、海洋裝備處于靜止狀態，材料表面也能“動”起來，使得海洋生物不易粘附。
此外，項目組還采用了“以汙治汙”的方法。在海洋中，有些海洋生物的身體表面不會被其他生物、微生物等粘附，其原因在于這些生物會分泌一些特殊物質。受此啓發，他們在動態表面防汙體系中引入海洋天然産物基防汙劑，使其緩慢、可控地釋放到海洋中，從而實現“取之海洋，用之海洋”的全新理念。
“以往曾經采取了添加重金屬或者其他有毒物質的方法，無選擇性地殺死那些粘附性生物，而我們的技術則規避了這一做法，實現了靜態、長效、生態友好。”馬春風說。
據此，項目組發明了系列可控降解高分子基動態表面防汙材料及配套防護技術。
技術産品成熟之後，這一由我國自主研發的新型海洋防汙技術正在更多的領域得到應用。
馬春風介紹說，隨著我國逐漸邁向深海、遠海，除了船舶防汙難題之外，海洋牧場、核電站、波浪能發電平台乃至新興的海底數據中心等，都是這一技術的用武之地。如今，包括中國聯塑集團在內的不少企業，都已經將這一項目發明的防汙材料進行了應用，與國際上先進的自抛光防汙塗料相比，其靜態防汙效果和防汙期效都更勝一籌。
該技術如今已經獲授權中外發明專利30余件，其中美國、日本、新加坡專利各1件，還布局了歐洲、澳大利亞等專利，打破了國外在海洋防汙技術上的壟斷。(更多新聞資訊，請關注羊城派 pai.ycwb.com)
來源 | 羊城晚報·羊城派
責編 | 曾潇