牡蠣，是生長在淺海海底或海邊礁石上的固著型貝類，因口感鮮美而被人們所熟知。近日，哈爾濱工程大學(xué)的一支學(xué)生科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)，卻讓牡蠣化身為守護(hù)海洋工程的“海洋衛(wèi)士”。

致密附著牡蠣的混凝土試件

據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)通過《海洋保衛(wèi)者——重防腐與生態(tài)修復(fù)一體化海洋工程涂料》項(xiàng)目，研發(fā)出一款全球首創(chuàng)的誘導(dǎo)型涂料。這種涂料能將誘導(dǎo)牡蠣附著的防腐涂料與海洋生物相結(jié)合，大幅度提升海洋工程耐久性的同時(shí)，也能多方面改善海洋生態(tài)環(huán)境，被行業(yè)專家稱為“一項(xiàng)顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知的海洋工程防腐技術(shù)”。

將小小“牡蠣”與采用誘導(dǎo)性涂料保護(hù)海洋工程相結(jié)合的創(chuàng)意，源于六年前的一次實(shí)地探索。2017年，在該校航建學(xué)院呂建福老師帶領(lǐng)下，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員曾前往山東青島進(jìn)行實(shí)際工程考察?？疾熘?，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)市南區(qū)海域棧橋附近的一些工程建筑存在嚴(yán)重的鋼筋混凝土腐蝕情況。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)海試驗(yàn)

“海水中含有大量氯離子，當(dāng)滲透進(jìn)混凝土中的氯離子達(dá)到一定濃度，會(huì)破壞鋼筋鈍化膜，引起局部鋼筋銹蝕，產(chǎn)生的鐵銹則會(huì)進(jìn)一步降低鋼筋混凝土的抗腐蝕性能。”呂建福說。

然而，經(jīng)過多處考察后，團(tuán)隊(duì)成員敏銳地發(fā)現(xiàn)，海域附近附著有牡蠣的工程結(jié)構(gòu)很少出現(xiàn)鋼筋銹蝕情況。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)取樣與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)牡蠣附著可將混凝土抗氯離子滲透的性能提升3倍以上，可有效減少海水對(duì)工程結(jié)構(gòu)的腐蝕現(xiàn)象。于是，團(tuán)隊(duì)成員開動(dòng)腦筋，集思廣益，尋找一種可以把牡蠣誘導(dǎo)附著在表面的材料，并將其應(yīng)用到服役的鋼筋混凝土工程表面，滿足防腐需求。

創(chuàng)新之路，絕非易事。普通水泥砂漿、新型水泥基涂料、普通硅酸鹽水泥、樹脂……團(tuán)隊(duì)先后進(jìn)行了多種材料測(cè)試，在滿足牡蠣附著率高、固化快、成本低、低碳環(huán)保等多種要求后，最終采用快硬水泥作為誘導(dǎo)涂料主體。這種快硬水泥能在20分鐘內(nèi)迅速完成硬化。選定主體材料后，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步進(jìn)入誘導(dǎo)性涂料開發(fā)及涂料性能測(cè)試等階段。

團(tuán)隊(duì)實(shí)海涂抹涂料

經(jīng)過三年的不懈努力，團(tuán)隊(duì)終于開發(fā)出重防腐與生態(tài)修復(fù)一體化海洋工程涂料。涂料中含有自主開發(fā)的誘導(dǎo)劑，能促進(jìn)海洋中的牡蠣幼蟲在工程結(jié)構(gòu)表面附著生長，形成致密保護(hù)層達(dá)到防腐目的。同時(shí)，由于牡蠣的濾食作用，因而具有凈化水體、降低二氧化碳排放、優(yōu)化海洋環(huán)境等功能，該產(chǎn)品具有很高的生態(tài)修復(fù)價(jià)值。

利用牡蠣附著性強(qiáng)的生物特性，研發(fā)的新型涂料具有高效率重防腐、生態(tài)修復(fù)和零甲醛排放；并且牡蠣具有群聚效應(yīng)，涂有該款涂料的海工建筑抵抗腐蝕能力不會(huì)減弱反而會(huì)隨逐步增長。該涂料不僅不含污染環(huán)境的甲醛等揮發(fā)性有機(jī)物，還能實(shí)現(xiàn)一定的固碳能力。

實(shí)海實(shí)驗(yàn)涂抹涂料后的附著效果圖

未來，該涂料可應(yīng)用于碼頭、跨海大橋等海底工程結(jié)構(gòu)建筑以及生態(tài)海岸等海洋工程的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)海岸工程50年以上服役壽命。團(tuán)隊(duì)成員希望，“這項(xiàng)技術(shù)能夠在投入應(yīng)用后實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境的保護(hù)，并為全球海洋潮差區(qū)鋼筋混凝土防腐與海洋生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)進(jìn)步作出貢獻(xiàn)”。