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基于船舶绿色防污的贝壳表面形貌研究

刘雪梅  
【摘要】:材料表面微观形貌能影响其防污性能这一观点已经得到了越来越多的认可。海洋贝类作为一种海洋生物,不可避免地会受到海洋污损生物附着的威胁,但是不同种贝壳表面的生物污损情况存在差异。从研究贝壳表面形貌入手,建立描述贝壳表面形貌特征的参数体系,比较了贝壳表面不同位置和壳面上脊与槽之间的表面形貌特征以及生物污损状况不同的贝类贝壳表面形貌特征的异同。为研究开发以表面形貌防污为基础的船舶绿色防污方法奠定基础。 提出了一种测量贝壳表面形貌的方法。首先通过光学显微镜观察贝壳表面形貌,初步确定测量贝壳表面形貌的采样条件;接着运用接触式表面轮廓测量仪按照确定的采样条件对贝壳表面形貌进行多次测量;然后计算出多次测量结果的表面功率频谱和累计功率频谱,根据这两频谱图上功率谱值的分布情况来判定确定的采样条件是否合适;最后如果确定的采样条件合适,就按照该采样条件测量贝壳表面形貌,如若不然,就重新确定采样条件,重复第二步和第三步,直到确定一个合适的采样条件,按照该采样条件对贝壳表面形貌进行测量。对所提出的确定合适采样条件方法的合理性进行了验证,结果表明采用该方法确定的用于测量贝壳表面形貌的采样条件是合适的。 结合现有的材料表面形貌与其防污性能的关系研究,建立了用于评定贝壳表面形貌特征的参数体系。采用双正交小波基bior6.8,采取边界对称延拓方式,对测得的贝壳表面数据进行二维双正交小波变换,分离测得的贝壳表面形貌,消除其中的形状误差。通过实例分析表明,采用上述方法消除贝壳表面形貌中的形状误差后再计算表面特征参数,可得到更加合理的表面特征参数评定结果。此外,还编写了贝壳表面形貌评定参数的计算程序。 对贝壳表面形貌进行了研究,应用单因素分析比较了五种贝类的贝壳不同位置处的表面形貌特征以及两种贝类的贝壳脊和槽之间的表面形貌特征,同时还比较了四种生物污损状况不同的贝类贝壳表面形貌特征的异同。结果表明,所选五种贝壳中的任一种在不同位置处的表面形貌特征无显著差异;所选两种贝壳中,魁蚶脊与槽之间的表面形貌特征有一定的差异,华贵栉孔扇贝脊与槽之间的表面形貌特征无显著差异;生物污损状况好的日本镜蛤、青蛤和菲律宾蛤仔贝壳相对于生物污损状况较差的华贵栉孔扇贝贝壳来说,其表面更加光滑,表面的凹处更少。


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