Deniz Mühendisliğinde Biyofoulingin Kalıcı Mücadelesi
Deniz mühendisliği, biyofouling problemiyle uzun süredir devam etti - Uluslararası Deniz Örgütü'ne göre, biyofouling, gemi hulls, pervaneler ve deniz yapıları gibi sualtı yüzeylere yönelik olarak yakıtların artırılmasına neden oluyor. Bu doğal süreç sadece kozmetik bir sorun değil; Uluslararası Deniz Kuvvetleri'ne göre, biyofouling, küresel olarak fazla miktardaki maliyetin azaltılmasına yol açıyor.
Geleneksel Seramik Kaplamaları Anlamak
Geleneksel seramik kaplamalar organik, metal olmayan tabakalar, silik (SiO2), alumina (Al2O3), zirconia (ZrO2) ve bazen titania (TiO2), bu kaplamalar genellikle plazma spreyi, yüksek hacimli kaplamalar gibi, organik kaplamalar için çok daha uzun süre boyunca ısıtılır.
Kullanılan Ortak Seramik Malzemeler
- [0]Alumina (Al2O3): ) Yüksek sert ve mükemmel aşınma direnci sunar. Maliyet ve performans dengesi nedeniyle deniz anti-fouling için en yaygın kullanılan seramik kaplamadır.
- [FONT:0)Zirconia (ZrO2): ), üst sertliği ve termal bariyer özelliklerini sağlar, genellikle termal bisiklet veya yüksek mekanik strese tabi bölgelerde kullanılır.
- [FONT:0)Silica (SiO2)[[Dönetici:2) ve [[Titania (TiO2):[Dönetici: [Dönetici: 3) Bazen yüzey düzgünliğini artırmak veya ultraviyole ışık tarafından aktive edilen fotocatali öz temizleme özelliklerini tanıtmak.
Seramik Kaplamalar Nasıl Bireve Anti-fouling
Geleneksel seramik kaplamaların anti-fouling mekanizması temel olarak biyolojik-releasing boyalarının - yerleşmek yerine, seramik kaplamaların fiziksel olarak yapışmasını önlemek için temel olarak, düşük enerji yüzeyinin, yüksek çözünürlükte bulunan yüksek oksijenli organizmaların yüksek çözünürlükte daha etkili olduğu anlamına gelir.
Deniz Ortamlarında Seramik Kaplamaların Anahtar Avantajları
Dışsal Durability ve Longevity
Seramik kaplamalar korozyon, aşınma ve kimyasal saldırıya dikkat çekici bir direniş göstermektedir. Deniz koşullarında, tuz spreyi, kirleticiler ve en organik kaplamalar, seramikler neredeyse inert. Properly uygulanan termal sprey kaplamalar, deniz ve buzdan kaynaklanan 10 yıldan fazla bir süre boyunca hizmet hayatını göstermiştir, geminin ömrünün üzerindeki maliyeti azaltır.
Çevre Uyumluluk
Geleneksel anti-fouling boyalarının aksine, bakır, çinko veya güçlendirmeci biyokürücüler - artık birçok yargıda sınırlı veya yasaklanmıştır - Harmful Anti-foing Systems'in Kontrolü üzerine uluslararası Sözleşmeye karşı baskı yapmak. Gemi sahipleri gelecekteki yasak deniz organizmalarına zarar vermeden seramik kaplamaları kullanabilirler.
Düşük Bakım ve Operasyon Maliyetleri
Seramik kaplamaların düzgün, uygun olmayan doğası önemli ölçüde hull temizliğinin frekansı ve yoğunluğunu azaltır. Seramik kaplamalarla birlikte gemiler sualtı temizliğini sadece 2-3 yıl sürebilir, her yıl biyoside ve sera gazı emisyonlarının azaltılmasıyla karşılaştırıldığında - giderek daha kritik bir faktör, çünkü fouling organizmaların aşırı zaman geçirme süresi, iş harcamaları ve temizlik operasyonlarından kaynaklanan kirliliği azaltır.
Geliştirilmiş Hidrodinamik Verimliliği
Sürekli olarak düzgün bir yüzey korumak için, seramik kaplamalar, geminin orijinal hidrodinamik tasarımını korur. Küçük fouling bile% 10-30 oranında artış gösterebilir; seramik kaplamalar bu bozulmayı büyük ölçüde sınırlandırır. Filo operatörleri geleneksel boyalardan seramik teknolojilere geçiş yaptıktan sonra% 15 ila 15 tasarruflarını bildirdiler, ameliyat profillerine ve baskıya bağlı olarak.
Uygulama Yöntemleri ve En İyi Uygulamaları
Deniz mühendisliğindeki seramik kaplamaların başarılı dağıtım titiz yüzey hazırlığı ve işlem kontrolüne bağlıdır. kaplamadan önce, çelik hull, birkaç termal sprey tekniğinden birine yakın olarak temizlenmesi gerekir: 75-125 mikrometrenin mekanik bir profil oluşturmak için kabarık.Bu genellikle aşındırıcı patlama ile elde edilir.
- [FONT:0)Plasma Spreying:[Dönetici:[Dönetici: 1) Gazı azaltmak için elektrikli bir yay kullanın, son derece yüksek sıcaklıklar (yaklaşık 15.000 °C) seramik tozları üretmek için. Bu yöntem mükemmel bir külot ve düşük kardinallik ile çok yoğun kaplamalar üretir.
- [FONT:0) Yüksek-Velocity Oxy-Fuel (HVOF) Kombinasyon:[Dönetici:0) Komusts a yakıt gazı, süpersonik hızlarda parçacıkları hızlandırmak için oksijen ile çalışır. HVOF çok düşük karsi ve yüksek tahvil gücü ile kaplamalar üretir, ancak en yüksek maküla noktaları için daha az uygundur.
- [FONT=0)Wire Arc Spreying:[Döneticileri malzeme sınırlamaları nedeniyle daha az yaygındır, ancak seramik parçacıklarının metalik bir matrixte gömülü olduğu belirli cermet karışımları için kullanılır.
Depozisyondan sonra kaplama, ince bir hidrofobik top örtüsü ile kapatılabilir veya 30 MPa'yı aşabilir veya uygulama sırasında sert bir basınç daha zaten minimum. Kalite kontrolü kaplama kalınlığının ölçülerini içeriyorsa, porselen (genellikle HVOF kaplamaları için %1'in altında), presiyon gücü (pull-off testleri 30 MPa'yı aşabilir), ve yüzey kabalığı korumak için kritik bir zorluk.
Sınırlar ve Devam Ediyor
Birçok avantajlarına rağmen, geleneksel seramik kaplamaları dezavantajları olmadan değildir. En önemli sorun serttir: Seramikler düşük sertleştirici güce sahiptir ve sıcaklık hızları sırasında organik kaplamalar veya zeminler kullanılarak kırılabilir. Bir çatlakları veya çelikleri yavaş yavaş yavaş metalden diğerine geçiş yapmak için ortaya çıkarabilirler.
Alternatif Anti-fouling Technologies ile Karşılaştırma
Seramik kaplamaların rolünün bağlamına göre, diğer yaygın anti-fouling yaklaşımlarıyla karşılaştırmak faydalı:
Biocidal Paints (Self-Polonya Copolimers)
Bunlar en yaygın kullanılan yöntem olarak kalır. Yavaş yavaş biyolojik maddeleri yerleşmek için serbest bırakırlar, ancak çevresel endişeler daha sıkı kısıtlamalara yol açar ve kaplamalar biyosite rezervuar olarak zaman içinde etkinliğini kaybederler. Ayrıca, geri çekilme sırasında periyodik yeniden şekillendirme ve toksik atıklar yaratırlar.
Silikon bazlı Fouling Releases
Silikon (elastomerik) Düşük yüzeyli bir enerji yaratarak, organizmaların sıkı sulara uymadığı yüzeyleri kolayca zarar görürler.
Biyomimetic Microtextured Surfaces
Köpekbalığı veya diğer deniz organizmaları tarafından ilham verici olsa da, bu yüzeyler yerleşimi önlemek için üstografi kullanır.Geleceği gibi, hala gelişimdeler ve seramiklerin uzunluğa uymazlar. seramik kaplamalarla mikrotexalları birleştirmek aktif bir araştırma alanıdır.
Future Yol ve Araştırma Pazarı
Bir sonraki seramik anti-fouling kaplamaları, malzemeler biliminde gelişmelerle şekilleniyor. Anahtar eğilimleri şunları içerir:
- [FONT=0)Nanoceramic Katkılar: Nanopartiküller (örneğin nano-küre, nano-silica) kaplamalar, porosity, güçlendirmeli, sertliği azaltabilir ve nano ölçekli yüzey dokularının oluşumuna izin verebilir.
- [FONT:0)Hybrid Organik-Inorganik Kaplamalar: Yani “ceramers”, seramik parçacıkları bir polimer binder ile bazı seramik avantajları korurken, bazı seramik avantajlarının iyileştirilmesi için bir orta zemin sunabilir.
- [FONT:0)Kendi-Healing Cap yükümlülükleri:) Araştırmacılar seramik matriks içinde şifa ajanları içeren mikrokapıları gömüyorlar. Bir çatlak formlar olduğunda, kapsüller rupture ve bir mühürleme, yüzey bütünlüğü ve korozyonu engelliyor.
- [FONT:0]Fotoğrafcatalytic Seramikler: [Dönetici: 0,4][/FONT=0)Bu aktiviteyi görünür ışık olarak genişletebilir, potansiyel olarak daha düşük ışıkta derin deniz koşullarında etkili hale getirebilir.
- [[Düzücükler:0) İleri Depozisyon Yöntemleri: [Dönetici: [Düzgülü sprey ve aerosol ayrıştırma teknikleri, seramik kaplamaları daha düşük sıcaklıklarda uygulamak için geliştirilmektedir, alüminyum veya kompozitler gibi ısıya duyarlı substratlarla uyumluluk.
Dünya çapındaki düzenleyiciler toksik boyalardan uzaktır. Bu düzenlemelere sahip olmanın toplam maliyeti artacaktır, AB'nin Biyocidal Ürünleri Yönetmeliği ve Kaliforniya ve Avustralya gibi yerlerde liman devlet kontrolleri endüstriyi zehirli boyalardan uzaklaştırır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Geleneksel seramik kaplamalar, deniz biyofouling'in temel meydan okumasını toksik kimyasallara güvenmeksizin ele alan olgun bir teknoloji temsil ediyor. Aşırı dayanıklılık, çevresel güvenlik ve sürekli hidroelektrik verimliliği, modern filo operatörleri, deniz enerji tesisatları ve deniz mimarisi için cazip bir seçim yapıyor. Küresel taşıma maliyetleri ve tuzluluğu azaltmak için, seramik kaplamalarda sıklıkla standart bir yatırıma geçiş yapmak için yasal bir çözüm arayışına giriyor.
[FONT=0)Dönemli Referanslar: [Dönemli: [Dönemli: 1)
- [FONT:0)IMO Biofouling Kılavuzları[Dönemli: 1 )
- [0] Seramik Kaplama Mikroyapıları Üzerine Araştırma[Dönlendirme[Dönemli: 1)
- [0]Marine Insight: Anti-fouling Kaplamalar Genel Bakış[Dön 1: 1]
- [0]Profesyonel Olmayan Teknolojilerin Karşılaştırılması[Dönemli: 1)