解析船舶及海洋工程对新材料的需求

发布时间：2018/9/30   来源：《防护工程》2018年第13期   作者：梁龙书 陈潇飞 曹维

[导读] 随着科学技术的发展，在海洋开发的过程中，人类进入了新的发展时期，传统的材料已经无法满足时代发展的需求

梁龙书  陈潇飞  曹维
江苏扬子江船业集团公司  江苏泰州  225300
          摘要：随着科学技术的发展，在海洋开发的过程中，人类进入了新的发展时期，传统的材料已经无法满足时代发展的需求，新的材料随之诞生。船舶和海洋工程中，新材料的开发和使用受到全世界的关注，世界上的海洋强国都在规划自身的海洋战略，海洋材料的地位不断提升。借助新的海洋材料，增强人们探索海洋的能力，满足人类社会的发展。文章中对船舶和海洋工程中的新材料进行研究，希望能够给相关研究人员以帮助。
关键词：船舶；海洋工程；新材料；探究
          随着人们开发海洋进入新时代，船舶和海洋工程中需要使用更加先进的材料。从宏观的角度来说，海洋工程材料主要是指从海洋中提取的材料和海洋开发中使用的专属材料。传统的海洋工程材料已经无法满足海洋工程的发展，加强新材料的开发和研究，增强人们海洋开发的能力，提高人类的海洋资源开发能力。海洋对于船舶有很大的威胁，如海水的腐蚀、深海的低温、洋流以及海浪等，借助新材料能够增强船舶的性能，满足船舶和海洋工程的新材料需求。
          一、新型的防腐蚀材料
          1、海洋腐蚀
          海洋环境是一个非常复杂的环境，具有较强的腐蚀性。在这样的环境中，海水自身成为一种较强的腐蚀介质。同时海水中的波、浪以及潮会给船舶和海洋工程的金属构建产生往复的应力和冲击力，同时，海洋中的微生物、附着生物和海洋生物的代谢产物会加速海洋腐蚀作用。
          2、海洋腐蚀类型
          海洋腐蚀的过程中，存在很多中的形式，主要有以下几种形式。第一，海水腐蚀。在海水中含有很多种成分，金属材料长期的浸没在海水中，会受到海水的腐蚀。同时海水中的腐蚀性离子可以以细浪或者烟雾的方式在空气中浮动，对海上的船舶以及海洋工程等结构物产生腐蚀作用。第二，微生物腐蚀。海洋中生存着很多的微生物，具有较强的微生物腐蚀作用。相关的研究表明，在海洋材料损失中，微生物腐蚀造成的损失占有相当一部分比例。因此，应当重视微生物腐蚀给海上结构带来的腐蚀危害。
          3、防腐材料
          面对海水腐蚀，应当采取有效的防腐措施，防腐材料的选择至关重要。为了防止海水腐蚀对船舶和海洋工程设施带来很大的危害，相关的人员常常在相关设施上涂抹一层防腐蚀涂料，有效的避免腐蚀介质和设施结构的直接接触，避免腐蚀情况的发生。水基自固化无机锌硅防腐涂料是一种新型的防腐蚀涂料，其具有固化快、综合力强、防腐蚀性能好、耐腐蚀、耐高温的特点，针对长期在海水和大气等腐蚀介质中运行的设施，对其钢铁结构具有非常好的防腐作用。现阶段，此种材料主要在军事、商业以及资源开放等多种领域广泛的使用。
          二、军事海洋材料
          科学技术发展的过程中，军事海洋材料是现阶段科技含量最高的领域，借助高校、科研机构以及现代化企业的共同研发，形成一种理想的研发模式，能够完美的展现出国家的科学技术水平。
          1、减震降噪和隐身材料
          船舶和海洋工程中，需要用到相应的减震和降噪材料。目前，军事大国都是努力开展鱼雷噪声的综合整治工作，促进鱼雷噪音的降低。在潜艇的表面使用阻尼涂层制作而成的涂料，其具有较强的声呐波吸收能力，最大限度的规避敌方侦查，并且能够有效的降低潜艇在运行中的噪声。

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水面潜艇朝着隐身的方向发展，在舰艇的表面上，涂抹相应的涂料，吸收可见光和雷达波，能够使得水面舰艇具有良好的隐身效果。
          2、高温超导材料
          在船舶装备和海洋工程设施中，利用超导材料，有效的提高电力效率，减小设备的尺寸和体积，降低设备的重量，有效增加其载荷能力，具有降低噪声，增强隐蔽性的效果，增强舰艇的战斗力。早期的超导材料需要在液氮极低温的情况下，对超导材料的使用具有非常大的限制。高温超导材料能够在高临界进行温度的转变，在液氮温度条件下使用，主要是氧化物材料。
          高温超导电机具有多方面的优势，能够有效降低运行的成本，同等动力的供给，其尺寸只是原来的三分之一，电机制造成本降低40%，有效减少一半以上的电流损耗。通过这样因素的改善，提高船舶的推进性能，促进船舶和海洋工程的发展。
          3、钛和钛合金
          钛合金材料具有良好的韧性和耐腐蚀性，同时其耐高温强度高，良好的低磁信号，因此，钛合金相关的加工制造技术有着重要的作用。钛合金具有高耐热性，高强度的性能，在发动机制造的过程中，利用钛合金和新型复合材料，充分利用其耐高温的性能，有效提高发动机的性能。同时在船舶设计的过程中，钛合金的延展性和耐腐蚀性也应当普遍的应用，提高船舶的整体性能。
          4、其他材料
          军事海洋材料作为科技前沿领域中的重要内容，和国家的国防事业有着密切的关系。甲板的防滑材料、潜艇等船舰中发动机隔热材料、阻燃材料防伪设施材料、雷达探测和各种类型检测传感材料是重要的军事海洋材料，加强军事海洋材料的研发和应用，能充分的体现国家的国防实力。
          三、防污材料
          1、防污现状
          海洋环境中生活着大量的微生物，船舶在航行的过程中，在船舶的船底和舷侧很容易被海洋生物附着，使得船舶发动机的负载增加。随着其附着物的不断增加，航行的阻力会不断的变大，船舶航行的速度受到影响，消耗的燃油量增加，产生更多的温室气体，增加船舶行业的成本，造成海洋环境和生态环境的污染，因此，应当注重海洋环境的防污问题。
          2、防污材料
          在船舶运行的过程中，传统的防污材料主要是有机锡，此种物质对于海洋环境产生非常大的破坏力，因此，加强防污材料的研究，替代有机锡，做好防污措施。通过研究，有机锡的替代技术主要有下面几个类型，可控溶解型防污漆、杂化防污漆、自抛光防污漆以及低表面能防污漆。其中前三种防污材料属于释放型的防污材料，在使用的过程中对环境会产生一定的破坏，后者主要是利用自身低表面能的特点，开展防污工作，具有环保无污染的特点，其摩擦力较小，能够降低能源消耗，降低船舶航行的成本，有效控制温室气体的排放，具有非常好的防污效果。
          四、结语
          随着海洋开发新时代的来临，海洋资源开发、海上船舶运输、港口建设以及海防建设等需要使用大量的新型材料，部分传统材料表面经过新型材料防护在船舶和海洋工程中普遍使用。加强海洋新材料的研究，有利于海洋的探索和资源的开发利用。随着科学技术的发展，传统的材料已经无法满足实际的要求，加强新材料的研发，作为海洋科学技术发展的重要项目，有利于国家海洋整体战略的规划和发展。
          参考文献：
          [1]肇研，余启勇，董麒，等.中国海洋工程复合材料的发展现状与思考[J].新材料产业，2013（11）：26-30.
          [2]许江.基于船舶与海洋工程领域的新材料的分析与应用[J].中国房地产业，2017（2）.