鉅大LARGE | 點擊量:1259次 | 2019年06月29日
減少船舶消耗的能源數(shù)量并提高運營效率
它可以排斥水,油,酒精甚至花生醬。它可能為美國海軍節(jié)省數(shù)百萬美元的船舶燃料成本,減少船舶消耗的能源數(shù)量并提高運營效率。
海軍研究辦公室(ONR)正在贊助密歇根大學(xué)材料科學(xué)與工程副教授AnishTuteja博士開發(fā)的一種新型“全能”涂層。這種化學(xué)涂層透明,耐用,可以應(yīng)用于許多表面和幾乎任何液體的棚子。
海軍特別感興趣的是,無機疏水涂層可以減少船體,特種和無人水下艦船上船體運動產(chǎn)生的摩擦阻力。
比較摩擦阻力,通過游泳池慢跑。由于水的阻力,每個步幅更加困難并且需要更多的能量和努力。
ONR的項目官員Ki-HanKim博士說:“船舶燃油消耗的很大一部分[在較低速度下高達80%,在高速時高達40-50%]用于保持其速度和克服摩擦阻力?!焙?zhàn)和武器部?!叭绻覀兡苷业揭环N大幅減少摩擦阻力的方法,那么船只將消耗更少的燃料或電池電量,并享受更廣泛的操作?!?br/>
Tuteja的全能涂層可能是一種解決方案。圖2兩艘船以相同的速度航行-一艘處理摩擦阻力,另一艘覆蓋在涂層中,導(dǎo)致水容易起伏并從船體上滑落。涂層容器理論上會減少燃料,因為它不需要在保持速度的同時抵抗盡可能多的防水性。
雖然防水涂料并不是新的,但很難制造出能夠抵抗大多數(shù)液體并且足夠堅韌以長時間粘附在各種表面上的防水涂料。以聚四氟乙烯涂層的鍋為例。水會起伏并從鍋中滾落,而食用油會遍布各處。
“研究人員可能會采用非常耐用的聚合物基質(zhì)和非常令人反感的填料并混合它們,”Tuteja說?!暗@并不一定會產(chǎn)生耐用,防水的涂層。不同的聚合物和填料具有不同的混溶性[兩種物質(zhì)混合在一起的能力]。簡單地結(jié)合最耐用的單個成分不會產(chǎn)生最耐用的復(fù)合涂層?!?br/>
為了設(shè)計他們的創(chuàng)新涂層,Tuteja和他的研究團隊研究了大量已知化學(xué)物質(zhì)的計算機數(shù)據(jù)庫。然后,他們根據(jù)每種物質(zhì)的分子特性輸入復(fù)雜的數(shù)學(xué)方程式,以預(yù)測任何兩種物質(zhì)在混合時的行為方式。在分析了數(shù)百種組合后,研究人員找到了正確的組合。
分子婚姻在實驗室測試中受到重創(chuàng)。橡膠狀組合物可以噴涂,刷涂,浸涂或旋涂在許多表面上,并且可以緊密粘合。涂層還可以承受日常使用中的刮擦,凹陷和其他危害。分子分離的方式使涂層光學(xué)透明。
除了減少摩擦阻力外,Tuteja還設(shè)想其他海特種于全能涂層-包括保護傳感器,特種和天線等高價值設(shè)備免受天氣影響。
除了減少摩擦阻力的全能涂層外,ONR還贊助其他類型的涂層研究,以防止船舶和飛機上的腐蝕,并防止生物污染(船體上的藤壺堆積)。類似的涂層還可以防止在寒冷地區(qū)運行的船上形成冰,或者比像刮擦等傳統(tǒng)方法更容易除冰。
Tuteja的團隊正在對全能涂層進行進一步測試,但他們計劃在未來幾年內(nèi)為小規(guī)模的特種和民用使用做好準備。
WarrenDuffieJr.是ONRCorporateStrategicCommunications的承包商。