Команда разработчиков японского производителя лакокрасочных материалов (ЛКМ) Nippon Paints изучила морских обитателей в поисках решения для защиты судов от обрастания и улучшения их гидродинамических свойств. Рыбы, например тунец, вырабатывают слизеподобные вещества, которые состоят из вязких сахарных или белковых комплексов с высокой аффинностью к воде, что способствует снижению сопротивления трению.
Команда Nippon Paint Marine сосредоточилась на воспроизведении этого природного явления и разработке специальных гидрогелей для ЛКМ. Научная теория заключается в том, что можно создать покрытие корпуса, которое удерживает слой морской воды на поверхности пограничной мембраны, что, в свою очередь, усиливает более контролируемую турбулентность корпуса судна, снижая трение. В системах защиты от обрастания сетка из гидрофильного полимерного материала с трехмерной сшивкой работает внутри сверхэффективной краски на основе сополимера металла/силилакрилата, удерживая микроскопический слой воды на поверхности покрытия при движении судна по воде. В ходе 5-летних исследований и разработок в рамках программы и в сотрудничестве с Университетом Осаки команда прошла множество этапов практического применения. Это включало в себя лучшее понимание взаимосвязи между шероховатостью поверхности и гидродинамикой, а также химическими свойствами гидрогелевых материалов, разработку рецептур красок на основе полученных результатов, подтверждение воспроизводимости состояния и свойств поверхности лакокрасочной пленки.
Наконец, команда преуспела в индустриализации технологии, благодаря чему гидрогелевый материал и его функция улавливания воды хорошо сочетаются с другими материалами для покрытий и их эксплуатационными характеристиками. Сниженное трение было не только зафиксировано в лабораторных гидродинамических испытаниях, но и подтверждено на практике с использованием учебного судна Университета Кобе в ходе ходовых испытаний. В рамках исследований был проведен постоянный мониторинг скорости судна и расхода топлива на одном и том же маршруте и в других ключевых условиях эксплуатации на одном и том же судне в течение срока службы — 1 год. Это испытание показало, что на практике расход топлива был снижен по сравнению с обычной краской без гидрогеля.
Источник: Coatings World