綠色無毒防污材料的研究可以大幅提升我國海洋防污材料的技術水平，促進我國海洋防污材料向?qū)Νh(huán)境友好防污材料的升級換代，為綠色船舶產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略等重大經(jīng)濟戰(zhàn)略的實施提供重要的技術支撐。

　　生物污損是指海水環(huán)境中的生物體在結構物（如船舶等海洋工程裝備）的水下部位材料表面的附著和生長。它的發(fā)生將會對海洋工程裝備材料的使役性能造成嚴重影響。以船舶為例，生物污損會顯著增加航行阻力，當主要是微生物污損形成時，會增加阻力20%以上，嚴重的污損則會增加阻力80%以上，從而顯著降低航速，同時嚴重的生物污損會導致燃油消耗增加1倍（30節(jié)速度），二氧化碳等溫室氣體排放增多；另外，污損生物的附著還會使得材料和海水本體環(huán)境間的界面狀態(tài)會發(fā)生顯著變化，如溶解氧、酸度、鹽度等都不同于本體環(huán)境；附著生物的新陳代謝還會產(chǎn)生如H2S，NH4+等腐蝕性代謝產(chǎn)物，誘發(fā)和促進材料發(fā)生腐蝕，降低結構安全性，增加維修維護費用等。因此生物污損的發(fā)生會顯著影響裝備的使役性能，同時經(jīng)濟損失嚴重，環(huán)境影響巨大，必須采取措施進行防除。

　　在眾多的防污技術中，在材料表面涂刷防污涂層是最為簡便易行的辦法。傳統(tǒng)的防污涂層主要是依靠在涂料中添加重金屬類防污劑，通過其釋出后對污損生物的強烈毒殺作用進行防污，如有機錫類防污涂層。由于這類涂層在防污的同時會對非目標生物產(chǎn)生較高毒性，且很難分解，能經(jīng)過貝類和魚類等生物進入人類食物鏈，直接危害人體健康，對生態(tài)環(huán)境具有非常嚴重的破壞作用，因此自2008年起已經(jīng)被國際海事組織（IMO）全面禁止在所有的新造船或修船中使用。目前應用較多的是以含銅防污劑（如氧化亞銅、硫氰酸亞銅等）的無錫自拋光防污涂料（TF-SPC）為主，盡管TF-SPC的主防污劑氧化亞銅的毒性較有機錫小，但由于銅離子會在港灣等處形成累積，對生態(tài)環(huán)境同樣會造成非常嚴重的破壞性影響，因此也面臨著被限用或淘汰的趨勢，迫切需要發(fā)展可替代的綠色防污材料。

　　綠色船舶產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的提出也迫切需要發(fā)展綠色無毒防污材料。2012年10月1日，中國船級社發(fā)布《綠色船舶規(guī)范》并正式生效，提出了我國的造船產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級發(fā)展戰(zhàn)略方向。該規(guī)范明確提出綠色船舶對環(huán)境的保護目標是減少船舶對海洋、陸地、大氣環(huán)境造成破壞或污染，同時減少營運所產(chǎn)生的二氧化碳排放量。在實現(xiàn)環(huán)境保護目標的功能要求中第二條明確提出：船舶的防污底系統(tǒng)不應含有生物殺滅劑。因此，現(xiàn)役的以毒殺生物進行防污作用的含銅防污劑涂層顯然不符合綠色船舶的產(chǎn)業(yè)結構升級戰(zhàn)略方向，發(fā)展對環(huán)境友好的綠色無毒防污材料勢在必行。

　　要建立無毒綠色的防污新途徑，就要求在抑制生物污損的過程中，不能夠?qū)ι矬w的生理過程造成干擾、對生物體不產(chǎn)生毒殺作用。由于生物污損是生物體在分泌粘附蛋白等黏附劑后，通過其在海水介質(zhì)中與材料表面接觸并形成足夠的結合力實現(xiàn)的。因此，為避免對生物體本身產(chǎn)生影響或干擾，必須對生物黏附劑與材料表面間的界面作用過程中的本質(zhì)進行研究，探清二者在海水環(huán)境介質(zhì)下的作用關系，并通過建立對生物黏附劑的液化－固化界面結合過程的干擾方法，以及合理設計材料表面特性降低生物黏附劑的結合力，形成對生物體無干擾、不毒殺的污損抑制方法，為綠色無毒防污材料的設計和發(fā)展提供理論基礎。

　　從根本上講，海洋環(huán)境中的生物污損是海洋生物在海洋工程材料表面發(fā)生的由以探尋合適表面為主的暫時性、可逆附著到長期生長棲息的不可逆、永久性附著的行為轉(zhuǎn)變結果。生物（黏附劑）、材料、環(huán)境介質(zhì)（如海水）構成了生物附著過程中的整個界面作用體系，材料表面是生物（黏附劑）和環(huán)境介質(zhì)（如海水）發(fā)生界面結合作用的共同對象，相互間的分子間結合作用強弱是影響界面結合的關鍵因素。因此，要有效抑制生物附著的發(fā)生，減弱生物（黏附劑）和材料表面之間的分子結合作用，就需要抑制生物黏附劑的活性，并在熱力學和動力學上合理設計材料的表面特性參數(shù)，使之有利于和環(huán)境介質(zhì)（如海水）間的分子間結合作用，降低生物黏附劑與材料表面進行結合作用的幾率，使之無法產(chǎn)生附著所需的足夠結合力，最終選擇通過可逆附著離開表面；反之，生物通過黏附劑與材料表面間能夠形成足夠的結合力，生物體就會由可逆的暫時性附著向不可逆的永久附著轉(zhuǎn)化，最終形成污損。因此，深入研究材料表面特性（超親水、超疏水、織構化）與生物黏附劑的作用規(guī)律和機制，以及探討如何降低和控制生物黏附劑的活性，干擾其固化結合過程，可以從分子水平上指導生物惰性吸附材料的設計，為綠色無毒防污材料的發(fā)展提供理論支持。

　　綠色無毒防污材料的研究可以大幅提升我國海洋防污材料的技術水平，促進我國海洋防污材料向?qū)Νh(huán)境友好防污材料的升級換代，為綠色船舶產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略等重大經(jīng)濟戰(zhàn)略的實施提供重要的技術支撐。

　　藺存國簡介

　　藺存國，男，1973年生，博士、研究員?，F(xiàn)任中國船舶重工集團公司第七二五研究所第四研究室副主任，中國腐蝕與防護學會水環(huán)境專業(yè)委員會秘書長，山東省暨青島市腐蝕與防護學會秘書長，中國海洋湖沼學會腐蝕與污損專業(yè)委員會理事。主要從事生物活性材料、仿生功能材料的研究。先后在生物污損發(fā)生的行為和機制、生物活性物質(zhì)防污活性位點的目標化設計原理和方法以及利用材料自身的物理特性、化學特性和表面結構特性的耦合來實現(xiàn)防污、減阻等功能材料的設計方面開展了系統(tǒng)、深入的研究，突破了對海洋生物防污材料的功能模擬和化學控制技術。作為課題負責人先后承擔2項“973”課題，十余項技術基礎、基金等其他項目。獲授權發(fā)明專利18項，主編國軍標1項，在國際、國內(nèi)相關學術刊物發(fā)表研究論文50余篇。獲省部級科技進步獎獎勵二等獎3項。