“牡蠣海底大作戰(zhàn)”，這個只在科幻片出現(xiàn)的片段，如今竟真的在哈爾濱工程大學學子手中實現(xiàn)了！
6月8日是第15個世界海洋日，今年主題是“保護海洋生態(tài)系統(tǒng) 人與自然和諧共生”。日前，哈工程一支學生科創(chuàng)團隊為保護海洋環(huán)境、推進“雙碳”目標，研發(fā)出一款全球首創(chuàng)的誘導型涂料，被行業(yè)專家稱為“一項顛覆傳統(tǒng)認知的海洋工程防腐技術”，他們讓海洋生物變身“海洋衛(wèi)士”保護海岸工程，同時也保衛(wèi)著海洋生態(tài)環(huán)境。
【資料圖】
A、利用海洋生物“變身”防腐涂料
“利用海洋生物‘變身’防腐涂料，促進海洋生態(tài)修復，減少碳排放、甚至負碳排放的目標，是我們項目最具特色的創(chuàng)新點?！眻F隊隊長、哈工程航建學院研三學生黃建濤說。
在哈工程航建學院呂建福、高明，中國科學院海洋研究所許飛3位老師指導下，航建學院黃建濤、徐成偉、沈美棲、楊千樂、郭靖祎以及經管學院、中科院海洋所等跨學院、校內外聯(lián)合的12名學生完成的《海洋保衛(wèi)者——重防腐與生態(tài)修復一體化海洋工程涂料》項目，將海洋生物與防腐涂料相結合，大幅度提升海洋工程耐久性的同時，多方面地改善海洋生態(tài)環(huán)境。
B、小小“牡蠣”大用處，開啟防腐新思路
“從沒想過我們這些研究混凝土材料的會跟海洋生物打上交道……”黃建濤笑著說。團隊成員都是學?！盎炷辆銟凡俊钡某蓡T， 2017年，在呂建福老師帶領下，團隊成員前往山東青島進行實際工程考察，發(fā)現(xiàn)市南區(qū)海域棧橋附近的一些工程建筑，存在嚴重的鋼筋混凝土腐蝕情況。
“海水中含有大量氯離子，當滲透進混凝土中的氯離子達到一定濃度，會破壞鋼筋鈍化膜引起局部鋼筋銹蝕，產生的鐵銹會進一步降低鋼筋混凝土的抗腐蝕性能?！眳卫蠋煾嬖V大家。
“牡蠣也許能大大降低海水對鋼筋混凝土的腐蝕?！眳谓ǜＷ龀雠袛唷＠^多處考察后，同學們發(fā)現(xiàn)海域附近附著有牡蠣的工程結構很少出現(xiàn)鋼筋銹蝕情況，經過現(xiàn)場取樣，并帶回學校實驗室檢測后發(fā)現(xiàn)，牡蠣附著能將混凝土抗氯離子滲透的性能提升3倍以上。黃建濤大膽地假設，“要是能有一種可以把牡蠣誘導附著在表面的材料，應用到鋼筋混凝土工程表面就好了……”這個設想得到指導教師的肯定。
“那就開發(fā)一種誘導牡蠣附著的涂料吧，吸附的牡蠣就能減弱海水對工程結構的腐蝕?！毙斓潞：蛷垇喗懿患s而同地提出來。
“普通的水泥砂漿表面牡蠣附著往往較少，不能滿足防腐需求，開發(fā)新型的水泥基涂料，可能會帶來較高的成本。”高明提醒同學們。
“涂料這種形式確實比較合適，普通硅酸鹽水泥凝結時間長達數(shù)個小時，強度增長慢，很有可能強度未漲潮汐先漲。”……
在老師的指導下，團隊定下科研目標，經過認真的調研、查閱文獻，決定采用一種叫硫鋁酸鹽的低碳水泥，其碳排放為普通水泥的三分之一，且能在20分鐘內硬化。團隊決定就用硫鋁酸鹽水泥作為涂料主體，進一步進入誘導性涂料開發(fā)及涂料性能測試等階段。
C、牡蠣變害為寶，這個“變身”有點難
“對海洋工程、艦船裝備而言，‘百害而無一利’”，這是過往文獻對牡蠣類海洋生物的判斷，更沒有其他變害為寶的相關文獻可參考，這項研究幾乎是顛覆性的，過程的艱難可想而知。
“創(chuàng)新是一條未知的道路，但是我們堅信方向對了，就一定能夠成功?！眻F隊成員表示。要使更多的牡蠣附著在防腐涂料上，開發(fā)出合適的誘導劑是關鍵的一步。在呂建福帶領下，同學們前往中國科學院海洋研究所拜訪了諸多專家，查閱了大量資料，并從中篩選出10余種誘導劑進一步試驗，每一種誘導劑均需要測試對涂料強度、抗?jié)B性、粘結力、凝結時間的影響，在保證誘導劑對涂料性能的負面影響可控前提下，進行牡蠣在實驗室、實海環(huán)境附著試驗，驗證涂料對牡蠣的誘導能力。
試驗過程中，出現(xiàn)了很多大家意想不到的情況，如某些誘導劑可以顯著提高牡蠣附著數(shù)量，但涂料強度、流動性會大幅降低；有些誘導劑會大幅度延緩涂料固化時間，需要進一步改良誘導劑的性能才能實現(xiàn)目標。
為了驗證涂料對牡蠣的誘導能力，黃建濤和徐德海等6人先后在青島進行了近3個月的牡蠣幼蟲附著試驗。試驗現(xiàn)場沒有現(xiàn)成的試驗設施，一切都需要自己動手解決，水池搭建的繁瑣、牡蠣幼蟲損失、水池氧氣供應不足、海水溫度不夠……各種意想不到的問題，經歷試驗一次次失敗，但團隊成員從未放棄。
經過3年的不懈努力，團隊終于開發(fā)出重防腐與生態(tài)修復一體化海洋工程涂料。涂料中含有自主開發(fā)的誘導劑，能促進海洋中的牡蠣幼蟲在工程結構表面附著生長，形成致密保護層達到防腐目的。同時，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，該產品具有很高的生態(tài)修復價值。
D、“海洋衛(wèi)士”為保衛(wèi)海洋生態(tài)做貢獻
“任何事物都有其兩面性，而創(chuàng)新的意義在于將不可能變?yōu)榭赡?，讓事物發(fā)揮出其有益于人類，有益于自然的一面?！秉S建濤說。項目利用牡蠣附著性強的生物特性，研發(fā)的新型涂料具有高效率重防腐、生態(tài)修復和零甲醛排放。并且牡蠣具有群聚效應，涂有該款涂料的海工建筑抵抗腐蝕能力。
并且牡蠣具有群聚效應，涂有該款涂料的海工建筑抵抗腐蝕能力不會減弱反而會隨逐步增長。該涂料不僅不含污染環(huán)境的甲醛等揮發(fā)性有機物，還能實現(xiàn)一定的固碳能力，大大降低總碳排放，真正實現(xiàn) “高耐久與生態(tài)修復一體化”。
碼頭、跨海大橋等海底工程結構建筑以及生態(tài)海岸的建設都可以使用該涂料，實現(xiàn)海岸工程50年以上服役壽命，修復局部海洋生態(tài)的目標。近年來，團隊積極對接海岸工程相關項目，讓“海洋衛(wèi)士”真正發(fā)揮作用，保衛(wèi)海洋生態(tài)環(huán)境。
團隊成員希望，“這項技術能夠在投入應用后實現(xiàn)對海洋環(huán)境的保護，并為全球海洋潮差區(qū)鋼筋混凝土防腐技術進步做出貢獻?！?/p>
趙琳琳 哈爾濱日報記者 王鐵軍?王越
