Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологий создания энергосберегающих, биоинспирированных полимерных покрытий, предотвращающих обрастание моллюсками корпусов морских судов

Докладчик: Москалец Александр Петрович

Должность: Инженер-исследователь

Цель проекта:
Преодоление силы трения при движении в вязкой среде (например, в воде) обещает создание быстроходных транспортных средств, роботов и др. техники, и, как результат, существенную экономию затрат энергии и топлива. Примеры успешного решения этой проблемы широко распространены в природе, и могут быть взяты за основу создания так называемых биоинспирированных технологий, т.е. технологий, заимствованных у живых организмов. Это, например, способность ящериц (гекконов) свободно передвигаться со значительными скоростями по вертикальным поверхностям и по потолку. Другой пример - механизм обрастания металлических, стеклянных и деревянных субстратов, а также минералов (камней) морскими моллюсками (раковинами мидий). Мидии выделяют особый адгезионный белок, который позволяет прикрепляться им к поверхностям любой природы, предотвращая при этом рост колоний других организмов. Заимствование этого механизма у природы позволяет создать покрытие для судов и подводных частей морских объектов, тем самым уменьшив силу сопротивления, и значительно увеличив скорость движения морских и подводных судов, а также снизив при этом затраты топлива и времени на чистку корпусов морских судов. Задачей проекта является создание эффективных противообрастающих покрытий для подводных частей морских объектов и устройств: корпуса судна, буровые платформы, эстакады, боны, буи и т.п. Решение указанной задачи позволит значительно сократить расход топлива для движущихся объектов: кораблей, катеров и др, а также сократить энергозатраты на очистку стационарных подводных сооружений. В настоящее время существует два основных подхода для создания противообрастающих покрытий. А именно: (1) включение в состав противообрастающих красок веществ-биоцидов (соединения олова, свинца, ртути, мышьяка, цинка, меди и/или их органических производных), которые убивают прикрепившиеся к корпусу живые организмы; (2) создание покрытий, к которым морские организмы не способны прикрепляться по тем или иным причинам. Второй - экологически безопасный путь - основан на создании на подводной поверхности прочного защитного покрытия. Указанное покрытие за счет низкой поверхностной энергии слабо взаимодействует с другими веществами, клетками и организмами, тем самым препятствуя начальной адгезии морской флоры и фауны к корпусу судна. В настоящей работе для создание такого покрытия предполагается использовать биомиметические (биоинспирированные) подходы, заимствованные у морских моллюсков. Современное развитие методов металлоорганической химии подсказывает нам и другие механизмы связывания концевых функциональных групп биоинертных полимерных макромолекул на металлах. Одним из таких способов является использование более сильных комплексообразователей, чем встречающиеся в природе производные пирокатехина (1,2-дигидроксибензола), а именно: производные бета-дикетонов (являющиеся одними из самых сильных комплексообразователей) и силоксаны. Развитие указанных способов позволит увеличить долговечность противообрастающих покрытий и повысить их износостойкость.

Основные планируемые результаты проекта:
Разработка и коммерциализация продукта, представляющего собой эффективное противообрастающее покрытие для морских судов, не оказывающего губительного воздействия на флору и фауну мирового океана.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Обнаруженные свойства могут найти полезное применение при склеивании твердых, разнородных субстратов, таких как стекло и металлы, например в микроэлектронике, авиа и космическом машиностроении, в строительстве. В то же время, если одну из концевых групп какого либо полимера, например полиэтиленгликоля, заместить на катехольную группу, становится возможным прививка цепей инертного полимера к таким металлическим субстратам как корпуса морских судов и, тем самым, получение чрезвычайно прочных и долговечных покрытий, предотвращающих их обрастание морскими моллюсками.

Текущие результаты проекта:
На настоящий момент получены следующие результаты:
- проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему создания противообрастающих покрытий.
- проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
- сделан выбор и обоснование направления исследований.
- проведено теоретическое исследование путей создания новых покрытий, предотвращающих обрастание корпусов судов морскими моллюсками.
- разработаны методики создания новых покрытий, инспирированных механизмом адгезии морских моллюсков.
- разработан лабораторный регламент получения экспериментальных образцов нового биоинспирированного адгезива, содержащего бета-дикетоновую группу.