中國新型涂料網訊:據說大型金槍魚在海洋中的游速能夠達到80km/h(圖1)。金槍魚的體型的確屬于游速快的流線形,但除此之外,應該還有其他能減少水的摩擦阻力的訣竅。有一款產品的問世正是源于這一思路。那就是日本立邦船舶涂料(總部:神戶市)開發的防污船底涂料“LF-Sea”。
圖1:在大海中暢游的金槍魚
金槍魚的速度據說高達80km/h。而且身體表面沒有魚鱗,而是覆蓋著粘膜。
秘密在于表面的粘膜
不停高速游動的金槍魚身上沒有魚鱗,其身體表面覆蓋著黏滑的粘膜。雖然詳情還不得而知,但有看法認為,在這種粘膜的作用下,處于湍流狀態的邊界層的摩擦阻力會減弱。其實,已經有研究表明,在液體中添加極少量的高分子之后,湍流的液體摩擦阻力將會減弱(湯姆斯效應),在金槍魚的身體表面或許也屬于同樣的現象。
“因為從事的是船底涂料開發,我經常思考能不能從魚和海洋生物中獲得開發產品的靈感”,日本立邦船舶涂料技術本部執行董事山盛直樹把目光瞄準了金槍魚。船舶在航行時,接觸海水的船底表面摩擦占了全部阻力的50~80%。按照山盛的想法,船舶如果能實現粘膜與海水的液液接觸,而不是固體(船底)與海水直接接觸,應該能減小阻力。
為此,山盛采用了在船底涂料中摻入親水性高而且具有粘性的水凝膠,由此降低與水的摩擦的方法。水凝膠中橋聯的高分子能夠形成三維網眼夠早,在網眼中存水。在日常生活之中,海帶濃湯和瓊脂也屬于這一類。
如此一來,既不損害船底涂料防止藤壺等水生生物附著的根本目的,又能夠減弱海水摩擦阻力的LF-Sea便應運而生。經確認,采用該涂料的輪渡能夠節約燃耗3.4%左右(圖2)。雖然只有區區3.4%,換算成燃料成本也能夠節約1000萬~2000萬日元左右。因此,自從2008年投產以來,已經獲得了600余艘船只的采用*1。
圖2:噴涂了LF-Sea的汽車運輸船和樣品鋼板
紅色部分涂布了船底涂料(a)。從噴涂樣品上可以看到表面上存在凹凸(b)。