哈工程團隊：讓牡蠣軍團變身“海洋衛士”

“牡蠣海底大作戰”這個只在科幻片出現的片段，如今竟真的在哈爾濱工程大學學子手中實現了。

牡蠣 哈爾濱工程大學供圖

今年6月8日是第15個世界海洋日，主題是“保護海洋生態系統 人與自然和諧共生”。日前，哈工程一支學生科創團隊研發出一款全球首創的誘導型涂料被行業專家稱為“一項顛覆傳統認知的海洋工程防腐技術”。

“利用海洋生物‘變身’防腐涂料，促進海洋生態修復，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新點。”團隊隊長、哈工程航建學院研三學生黃建濤說。該項目曾獲第十三屆“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽銅獎。

小小“牡蠣”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。團隊成員都是學校“混凝土俱樂部”的成員， 2017年，在哈工程航建學院副教授呂建福帶領下，團隊成員前往山東青島進行實際工程考察，發現市南區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。

有一回呂建福很認真地告訴大家，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。“牡蠣也許能大大降低海水對鋼筋混凝土的腐蝕。”

多處考察后，同學們發現海域附近附著有牡蠣的工程結構很少出現鋼筋銹蝕情況，經過現場取樣，并帶回學校實驗室檢測后發現，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。”團隊成員、哈工程航建學院學生徐德海和張亞杰不約而同地提出來。

“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，開發新型的水泥基涂料，可能會帶來較高的成本。”哈工程教師高明提醒同學們。

“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個小時，強度增長慢，很有可能強度未漲潮汐先漲。”

 “樹脂固化快,節約時間，但是，有水就沒法固化呀。”

……

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1/3，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及涂料性能測試等階段。

團隊實海涂抹涂料 哈爾濱工程大學供圖

實海實驗涂抹涂料后的附著效果圖 哈爾濱工程大學供圖

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。

要使更多的牡蠣附著在防腐涂料上，開發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、抗滲性、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、實海環境附著試驗，驗證涂料對牡蠣的誘導能力。

試驗過程中，出現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目標。

準備出發實海試驗 哈爾濱工程大學供圖

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。試驗現場沒有現成的試驗設施，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。

經過三年的不懈努力，團隊終于開發出重防腐與生態修復一體化海洋工程涂料。涂料中含有自主開發的誘導劑，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、優化海洋環境等功能，該產品具有很高的生態修復價值。

該涂料可用于碼頭、跨海大橋等海底工程結構建筑以及生態海岸的建設，實現海岸工程50年以上服役壽命，修復局部海洋生態的目標。團隊成員希望，“這項技術能夠在投入應用后實現對海洋環境的保護，并為全球海洋潮差區鋼筋混凝土防腐技術進步做出貢獻。”