本文關鍵詞：仿生超滑表面在微生物腐蝕及污損防護應用中的研究

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【摘要】：海洋生物污損和海洋微生物腐蝕嚴重影響和制約著人類對海洋資源的開發(fā)與利用。抑制海洋微生物在材料表面的初始附著對于防治生物污損和微生物腐蝕具有重要的意義,而材料表面的潤濕性對于海洋微生物的初始附著過程有重要的作用。本論文主要采用了電化學方法和化學刻蝕方法構建了仿生超疏水和超滑表面,利用掃描電子顯微鏡、熒光顯微鏡和電化學交流阻抗等技術研究了硫酸鹽還原菌(SRB)和綠藻在不同海水環(huán)境中不同類型的材料表面的附著情況,主要結果如下:(1)采用電化學刻蝕-低表面能修飾-全氟聚醚油注入三步法在鋁表面制備了仿生超滑表面,所制備的仿生超滑表面能夠有效地抑制靜態(tài)和動態(tài)模擬環(huán)境中SRB的附著,這是由于超滑表面作為一種 類液體‖表面,無法為細菌的附著提供 錨點‖。仿生超滑表面還可以有效抑制SRB所致基體鋁的腐蝕,這主要歸因于全氟聚醚油膜對腐蝕性介質(zhì)和基體的隔離作用。(2)采用化學刻蝕-表面修飾兩步法在玻璃基體表面制備具有多孔片狀微觀結構的超疏水表面,獲得表面靜態(tài)接觸角為158±3°,且具有很小的滾動角,刻蝕修飾后的玻璃最大透過率為99.3%,比空白玻璃的透過率(91.2%)高出很多;提出玻璃表面微觀結構的形成主要機制是在堿性條件下玻璃中的改性離子如K+,Na+被置換出來,玻璃表面的硅氧四面體發(fā)生重組;(3)采用化學刻蝕-低表面能修飾-全氟聚醚油注入三步法在玻璃表面制備了仿生超滑表面,所得超滑表面的透過率為97.6%。在此基礎上,對比了空白玻璃,超疏水表面和超滑表面三種不同表面SRB和綠藻附著的情況,證明超疏水表面和超滑表面均能抑制玻璃表面SRB和綠藻的附著,但是與超疏水表面相比,超滑表面相對穩(wěn)定,可在相對較長的測試時間內(nèi)有效抑制微生物的附著且透過率維持在穩(wěn)定范圍內(nèi)。
【關鍵詞】：海洋微生物污損 海洋微生物腐蝕 仿生超疏水表面 仿生超滑表面 金屬鋁 玻璃
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(海洋研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB306;TB391
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-34
• 1.1 研究背景及意義11
• 1.2 海洋生物污損11-21
• 1.2.1 海洋生物污損的發(fā)生過程12-14
• 1.2.2 典型的海洋污損生物14-15
• 1.2.3 海洋生物污損的環(huán)境影響因素15-16
• 1.2.4 海洋生物污損的損害16-18
• 1.2.5 海洋生物污損的防護方法18-21
• 1.3 海洋微生物腐蝕21-24
• 1.3.1 腐蝕微生物21-22
• 1.3.2 微生物腐蝕機理22-24
• 1.4 仿生超疏水/超滑表面24-32
• 1.4.1 仿生表面的由來24
• 1.4.2 材料表面的潤濕性24-26
• 1.4.3 仿生超疏水表面26-28
• 1.4.4 仿生超滑表面28-30
• 1.4.5 仿生超滑表面的應用30-32
• 1.5 研究目標與內(nèi)容32-34
• 1.5.1 研究目標32
• 1.5.2 研究理論與方法32-33
• 1.5.3 研究內(nèi)容33-34
• 第二章 鋁基體仿生超滑表面的制備及對微生物腐蝕的防護性能34-55
• 2.1 前言34-35
• 2.2 實驗方法35-38
• 2.2.1 實驗材料、試劑和儀器35
• 2.2.2 鋁基體粗糙表面結構的制備35-36
• 2.2.3 仿生超滑表面的制備36
• 2.2.4 仿生超滑表面對SRB的附著實驗36-38
• 2.2.5 仿生超滑表面的耐蝕性測試38
• 2.3 實驗結果與討論38-54
• 2.3.1 刻蝕鋁表面微觀形貌及潤濕性38-40
• 2.3.2 刻蝕鋁表面組成分析40-42
• 2.3.3 超滑表面對SRB附著的影響42-45
• 2.3.4 仿生超滑表面的耐蝕性能與機制45-53
• 2.3.5 仿生超滑表面耐久性能測試53-54
• 2.4 小結54-55
• 第三章 玻璃基仿生超疏水表面的的制備與表征55-66
• 3.1 引言55-56
• 3.2 實驗方法56-57
• 3.2.1 實驗材料、試劑和儀器56
• 3.2.2 玻璃基粗糙結構的制備56
• 3.2.3 超疏水表面修飾56-57
• 3.3 實驗結果與討論57-65
• 3.3.1 刻蝕玻璃結構和性能的表征57-58
• 3.3.2 刻蝕玻璃表面透光率比較58-59
• 3.3.3 刻蝕玻璃減反膜的生長過程及形貌變化59-65
• 3.4 小結65-66
• 第四章 玻璃基仿生超疏水/超滑表面對微生物污損的防護性能66-83
• 4.1 引言66-67
• 4.2 實驗方法67-70
• 4.2.1 實驗材料、試劑和儀器67
• 4.2.2 玻璃基仿生超疏水表面的制備67
• 4.2.3 玻璃基仿生超滑表面的制備67-68
• 4.2.4 玻璃基仿生超疏水/超滑表面對微生物附著的影響68-70
• 4.3 實驗結果與討論70-81
• 4.3.1 超滑表面的特性70-71
• 4.3.2 玻璃基仿生超疏水/超滑表面對SRB附著的影響71-73
• 4.3.3 玻璃基仿生超疏水/超滑表面在SRB附著過程中的透過率變化73-76
• 4.3.4 玻璃基仿生超疏水/超滑表面對綠藻附著的影響76-78
• 4.3.5 玻璃基仿生超疏水/超滑表面在綠藻附著過程中的透過率變化78-81
• 4.4 小結81-83
• 第五章 結論與展望83-85
• 5.1 結論83-84
• 5.2 展望84-85
• 參考文獻85-94
• 作者簡介94-95
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果95

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本文編號：1077162