哈工程团队：让牡蛎军团变身“海洋卫士”

2023.6.09

“牡蛎海底大作战”这个只在科幻片出现的片段，如今竟真的在哈尔滨工程大学学子手中实现了。

牡蛎哈尔滨工程大学供图

今年6月8日是第15个世界海洋日，主题是“保护海洋生态系统人与自然和谐共生”。日前，哈工程一支学生科创团队研发出一款全球首创的诱导型涂料被行业专家称为“一项颠覆传统认知的海洋工程防腐技术”。

“利用海洋生物‘变身’防腐涂料，促进海洋生态修复，减少碳排放、甚至负碳排放的目标，是我们项目最具特色的创新点。”团队队长、哈工程航建学院研三学生黄建涛说。该项目曾获第十三届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛铜奖。

小小“牡蛎”开启防腐新思路

“从没想过我们这些研究混凝土材料的会跟海洋生物打上交道……”黄建涛笑着说。团队成员都是学校“混凝土俱乐部”的成员， 2017年，在哈工程航建学院副教授吕建福带领下，团队成员前往山东青岛进行实际工程考察，发现市南区海域栈桥附近的一些工程建筑，存在严重的钢筋混凝土腐蚀情况。

有一回吕建福很认真地告诉大家，海水中含有大量氯离子，当渗透进混凝土中的氯离子达到一定浓度，会破坏钢筋钝化膜引起局部钢筋锈蚀，产生的铁锈会进一步降低钢筋混凝土的抗腐蚀性能。“牡蛎也许能大大降低海水对钢筋混凝土的腐蚀。”

多处考察后，同学们发现海域附近附着有牡蛎的工程结构很少出现钢筋锈蚀情况，经过现场取样，并带回学校实验室检测后发现，牡蛎附着能将混凝土抗氯离子渗透的性能提升3倍以上。黄建涛大胆地假设，“要是能有一种可以把牡。蛎诱导附着在表面的材料，应用到钢筋混凝土工程表面就好了……”这个设想得到指导教师的肯定。“那就开发一种诱导牡蛎附着的涂料吧，吸附的牡蛎就能减弱海水对工程结构的腐蚀。”团队成员、哈工程航建学院学生徐德海和张亚杰不约而同地提出来。

“普通的水泥砂浆表面牡蛎附着往往较少，不能满足防腐需求，开发新型的水泥基涂料，可能会带来较高的成本。”哈工程教师高明提醒同学们。

“涂料这种形式确实比较合适，普通硅酸盐水泥凝结时间长达数个小时，强度增长慢，很有可能强度未涨潮汐先涨。”

“树脂固化快,节约时间，但是，有水就没法固化呀。”

……

团队定下科研目标，经过认真的调研、查阅文献，决定采用一种叫硫铝酸盐的低碳水泥，其碳排放为普通水泥的1/3，且能在20分钟内硬化。团队决定就用硫铝酸盐水泥作为涂料主体，进一步进入诱导性涂料开发及涂料性能测试等阶段。

团队实海涂抹涂料哈尔滨工程大学供图

实海实验涂抹涂料后的附着效果图哈尔滨工程大学供图

变害为宝，这个“变身”有点难

“对海洋工程、舰船装备而言，‘百害而无一利’”，这是过往文献对牡蛎类海洋生物的判断，更没有其他变害为宝的相关文献可参考，这项研究几乎是颠覆性的，过程的艰难可想而知。

要使更多的牡蛎附着在防腐涂料上，开发出合适的诱导剂是关键的一步。在吕建福带领下，同学们前往中国科学院海洋研究所拜访了诸多专家，查阅了大量资料，并从中筛选出10余种诱导剂进一步试验，每一种诱导剂均需要测试对涂料强度、抗渗性、粘结力、凝结时间的影响，在保证诱导剂对涂料性能的负面影响可控前提下，进行牡蛎在实验室、实海环境附着试验，验证涂料对牡蛎的诱导能力。

试验过程中，出现了很多大家意想不到的情况，如某些诱导剂可以显著提高牡蛎附着数量，但涂料强度、流动性会大幅降低；有些诱导剂会大幅度延缓涂料固化时间，需要进一步改良诱导剂的性能才能实现目标。