智能涂層將促進(jìn)海上風(fēng)電發(fā)展

2017-12-12 來源：風(fēng)電峰觀察 瀏覽數(shù)：16842

目前，防腐技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)做法是使用專門的涂料和油漆來保護(hù)機(jī)械和基礎(chǔ)設(shè)施免受惡劣條件的影響。但是，研究人員正在通過先進(jìn)的制造技術(shù)和帶有自愈特性的智能涂料，來穩(wěn)步提高其效能。歐盟資助的一個(gè)研究和開發(fā)項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入了商業(yè)階段，通過混入少量環(huán)保防污活性物質(zhì)的熱噴鋁來保護(hù)海上風(fēng)機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)。隨著保護(hù)性熱噴鋁的最終降解，會(huì)形成不溶性鈣質(zhì)材料來達(dá)到填充裂縫和提供保護(hù)的目的。

 　　目前，防腐技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)做法是使用專門的涂料和油漆來保護(hù)機(jī)械和基礎(chǔ)設(shè)施免受惡劣條件的影響。但是，研究人員正在通過先進(jìn)的制造技術(shù)和帶有自愈特性的智能涂料，來穩(wěn)步提高其效能。歐盟資助的一個(gè)研究和開發(fā)項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入了商業(yè)階段，通過混入少量環(huán)保防污活性物質(zhì)的熱噴鋁來保護(hù)海上風(fēng)機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)。隨著保護(hù)性熱噴鋁的最終降解，會(huì)形成不溶性鈣質(zhì)材料來達(dá)到填充裂縫和提供保護(hù)的目的。

 

　　這項(xiàng)用于海上可再生能源的先進(jìn)涂料被稱為ACORN（Advanced Coating for Offshore Renewable Energy），它還能夠形成新的涂層來防止機(jī)組部件的空蝕。研究人員在測試了三種涂層之后，發(fā)現(xiàn)金屬陶瓷HVOF（高速氧燃料）涂層具有10年以上的設(shè)計(jì)壽命，并具有良好的防腐蝕和防氣蝕的保護(hù)作用。

 

　　在美國，美國宇航局肯尼迪航天中心的腐蝕技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（Corrosion Technology Laboratory）開發(fā)了一種智能的環(huán)保涂層，用于早期發(fā)現(xiàn)和抑制腐蝕，同時(shí)具有自愈性能。它使用通過界面聚合過程形成的微膠囊，一種微膠囊含有緩蝕劑，另一種含有指示劑。當(dāng)腐蝕開始發(fā)生時(shí)，微膠囊對pH值的變化起反應(yīng)，釋放抑制劑，形成保護(hù)和修復(fù)受影響區(qū)域的薄膜。指示劑則通過顏色變化來指示受影響區(qū)域。美國宇航局官員說，新涂層不會(huì)對環(huán)境構(gòu)成威脅，這是對現(xiàn)有化合物的改進(jìn)。

 

　　根據(jù)美國金屬學(xué)會(huì)（American Society of metals）的報(bào)告，美國宇航局的研究人員之所以開發(fā)這種涂層是因?yàn)榭夏岬虾教熘行奈挥诜鹆_里達(dá)州南部，太陽（的照射）、熱量和濕度使得該地區(qū)成為美國最具腐蝕性的環(huán)境。20世紀(jì)80年代的航天飛機(jī)計(jì)劃由于來自固體火箭助推器的酸性廢氣，而放大了這個(gè)問題。

 

　　腐蝕技術(shù)實(shí)驗(yàn)室于2004年開始研究涂層，研究人員開始努力尋找可以替代現(xiàn)有的被認(rèn)為對人類和環(huán)境有害的涂料，如六價(jià)鉻。美國海軍也正在研究用智能涂料來取代六價(jià)鉻。這項(xiàng)工作的重點(diǎn)是在受影響區(qū)域周圍形成金屬氧化物膜的導(dǎo)電聚合物。它們能夠形成致密的低孔隙度的薄膜，以限制氧化劑的侵入。海軍已經(jīng)開發(fā)出一種聚對苯乙烯衍生物聚合物，這種聚合物有望替代鋁合金的六價(jià)鉻處理。

 

　　在歐洲，歐盟研究人員使用已經(jīng)被認(rèn)為是對多種情況都有效的熱噴鋁。隨著海上風(fēng)電在歐洲海域的增長——根據(jù)位于布魯塞爾的歐洲風(fēng)電公司，2017年初已經(jīng)安裝了12,631MW，到2020年預(yù)計(jì)還有3000MW——人們認(rèn)為風(fēng)電機(jī)組和基礎(chǔ)一樣需要更好的保護(hù)。

 

　　ACORN的研究人員在浸沒區(qū)、潮汐區(qū)和飛濺區(qū)中測試了5種類型或涂層的樣品板。研究人員表示，最終產(chǎn)品是一種免漆的產(chǎn)品，能夠?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)提供超過20年的免維護(hù)使用壽命，并且無需昂貴的補(bǔ)充陰極保護(hù)。一系列環(huán)保防污劑以非常小的濃度添加到涂層中，隨著涂層被逐漸降解，它們會(huì)以每年小于10微米的速度逐漸暴露在涂層表面，防止附著甲殼動(dòng)物沉積在鋼結(jié)構(gòu)的表面。而這些附著甲殼動(dòng)物是海水中最有害的污染生物之一，可以破壞防護(hù)涂料和涂料。

 

　　隨著智能熱噴鋁涂料的商業(yè)化，研究人員認(rèn)為，這將促進(jìn)環(huán)境保護(hù)，同時(shí)降低總體成本，提高海上可再生能源的競爭力，并由于壽命更長而推動(dòng)海上附加技術(shù)的推廣。

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