貝殼表面三維形貌評(píng)價(jià)及防污特征分析.pdf

1、海洋污損生物的附著對(duì)船舶航運(yùn)具有重大影響，不僅增加燃油消耗還加劇船體腐蝕，降低了船舶經(jīng)濟(jì)性和安全性。傳統(tǒng)的涂裝有毒防污涂料的方式，因?qū)Ｑ笊鷳B(tài)環(huán)境的破壞，將逐漸被禁止。發(fā)展環(huán)境友好型防污方式是海洋防污領(lǐng)域的趨勢(shì)。人們從仿生學(xué)角度研究了海洋生物表面無污損生物附著的現(xiàn)象，發(fā)展了表面微結(jié)構(gòu)防污方法。貝殼在海洋中移動(dòng)緩慢，表面無粘液分泌，選擇貝殼作為仿生對(duì)象，符合船舶動(dòng)態(tài)防污、靜態(tài)污損的實(shí)際情況。貝殼表面連續(xù)漸變的溝槽紋理增加了三維形貌表征的難

2、度，阻礙了貝殼仿生溝槽防污研究的進(jìn)展。論文通過設(shè)定貝殼表面三維評(píng)價(jià)體系，測(cè)量貝殼表面形貌，分析了表面幾何結(jié)構(gòu)與防污特性之間的關(guān)系。
　　論文選取3種貝殼作為研究對(duì)象：華貴類櫛孔扇貝（3個(gè)）、魁蚶（4個(gè)）和日本鏡蛤（2個(gè)）。根據(jù)查閱文獻(xiàn)和收集大量貝殼樣本，確認(rèn)魁蚶為污損貝殼，日本鏡蛤?yàn)榉牢圬悮ぃA貴類櫛孔扇貝表面同時(shí)存在污損區(qū)域和非污損區(qū)域。根據(jù)3種貝殼表面紋理橫切面輪廓的波形，提出了用9種參數(shù)來表征貝殼表面形貌：肋間距Wp、槽間距

3、Wv、槽深H、肋弧度Rp、槽弧度Rv、深寬比Rsk、槽左右高度比Rpvp、肋左右比Rvpv和肋上下比Rprh。實(shí)驗(yàn)使用超景深三維顯微鏡獲取貝殼表面三維圖像，保存斷面輪廓曲線，利用MATLAB軟件提取數(shù)據(jù)，采用cftool工具箱擬合斷面輪廓，編寫程序?qū)θS表征參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。分別以貝殼種類和測(cè)量區(qū)域?yàn)榭刂谱兞浚瑢?duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀分析和單因素方差分析。
　　對(duì)不同種類的貝殼表面防污特性進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，貝殼種類對(duì)9種表面參數(shù)的影響

4、是高度顯著的。對(duì)華貴類櫛孔扇貝表面具有不同污損特性的區(qū)域進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，肋間距Wp、槽間距Wv、槽深H、肋弧度Rp以及槽弧度Rv存在顯著性差異，但是深寬比Rsk、槽左右高度比Rpvp、肋左右比Rvpv以及肋上下比Rprh并沒有差異。單因素方差分析結(jié)果證明了論文提出的三維表面參數(shù)評(píng)價(jià)體系的可行性。
　　論文以影響因素的不同，分兩種情況對(duì)防污形貌和污損形貌的參數(shù)尺度進(jìn)行了數(shù)字特征分析：一種是不同種類貝殼中，防污貝殼和污損貝殼的形貌

5、尺度對(duì)比；另一種是同一種類貝殼華貴類櫛孔扇貝表面防污區(qū)域與污損區(qū)域的形貌尺度對(duì)比。結(jié)果表明，兩種分析中防污形貌肋間距Wp、槽間距Wv和槽深H均小于污損形貌，但防污尺度范圍不同；肋弧度Rp與槽弧度Rv參數(shù)在兩種對(duì)比分析中，結(jié)論相反，不同種類貝殼間，防污貝殼尺度明顯大于污損貝殼尺度，而華貴類櫛孔扇貝表面防污形貌的弧度尺度要比污損區(qū)域略小，兩種不同對(duì)比方式顯示防污尺度不等；深寬比Rsk與肋左右比Rvpv在不同種類的對(duì)比分析中防污形貌尺度小于污