CN103966640A - 一种利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法，具体为，采用阳极氧化-表面修饰-润滑油注入三步法在铝表面制备人工超光滑表面。由于液相表面可以看作在微观乃至分子水平上没有缺陷的表面，因此，所获得的表面为液相的超光滑表面，它可以大大降低微生物在表面的附着力，阻止微生物的附着，在对防止海洋微生物附着所致腐蚀可以起到很好的防护作用。同时本发明制备方法操作简单易行，制备费用低廉，不需要昂贵的设备，所用试剂无环境危害。

Description

一种利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法
技术领域
本发明涉及金属防海洋微生物腐蚀的方法，具体是一种利用人工超光滑表面防止微生物腐蚀的方法。
背景技术
海洋不仅是人类赖以生存发展的资源宝库，也是国际贸易的重要通道，更是国际政治、经济和军事竞争与合作的重要平台。在海洋资源开发过程中，材料的腐蚀问题是海洋工程设施服役过程中面临的主要威胁之一。微生物腐蚀是海洋环境腐蚀的一个重要的腐蚀形式，它是指微生物引起的腐蚀或受微生物影响所引起的腐蚀。硫酸盐还原菌是一种典型的腐蚀微生物，它可以在海洋工程材料表面附着形成生物膜。由于其自身代谢过程会将硫酸盐转化成硫离子，进而加速金属在海洋中的腐蚀。此外，由于微生物附着引起的局部微环境的改变也会加速局部腐蚀的发生。
目前，用于防治海洋微生物-硫酸盐还原菌腐蚀的方法有很多，包括，高压脉冲电场杀菌、使用杀菌剂等。但这些方法具有费用高、需要昂贵设备、环境污染等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法，首先采用阳极氧化的方式在金属表面制备一层粗糙的微观结构膜，并用具有低表面能特性的物质对粗糙结构表面进行修饰，最后将液体覆盖在表面，使其在金属表面形成连续、光滑的液体膜，由于该液体表面可以看做在微观乃至分子水平上没有缺陷的表面，它可以大大降低微生物在表面的附着力，阻止微生物的附着，进而实现对金属的微生物腐蚀防护。
具体包括：
(1)金属铝的表面清洗：依次用丙酮、去离子水清洗金属铝表面，氮气吹干待用；
(2)金属铝表面的电化学抛光：以铝为阳极、不锈钢为阴极，在5℃的体积比为1:5的高氯酸与乙醇溶液中进行铝的电化学抛光，抛光电压为18V直流电压，抛光时间为3分钟；
(3)粗糙的微观结构膜的制备：以抛光后的铝为阳极，不锈钢电极为阴极，0.3M乙二酸的水溶液为电解液，采用阳极氧化方式在金属表面制备粗糙氧化铝膜，同时两极间施加80V直流电压，氧化时间为1分钟，温度为室温；
(4)表面修饰：将上述表面附有粗糙膜的试样浸泡在含0.1-2％(体积百分比)的十六烷基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中浸泡5分钟，取出后在120℃环境中处理5分钟；
(5)液体膜的覆盖：将全氟聚醚滴加至粗糙结构表面，直至表面全部被全氟聚醚液膜覆盖，并将试样倾斜20°放置2小时，进而实现对金属的微生物腐蚀防护。
所述步骤(5)中，全氟聚醚为含-(CF2)n-的常温不挥发液体。
所述步骤(5)进一步的说，将含-(CF2)n-的常温不挥发液体滴加至粗糙结构表面在基体微观结构的毛细作用下，全氟聚醚可以稳定存在于粗糙结构表面，进而形成一层连续的光滑的液体膜。
在基体微观结构的毛细作用下，全氟聚醚可以稳定存在于粗糙结构表面，进而形成一层连续的光滑的液体膜,所获得的表面是一层由连续的光滑的液体膜覆盖的表面，可以看做在微观乃至分子水平上没有缺陷的表面，它可以大大降低微生物在表面的附着力，阻止微生物的附着，进而实现对金属的微生物腐蚀防护。
本发明所具有的优点：
通过本发明的方式制备所得人工超光滑表面在微观结构所表现出的毛细作用下，油膜可以稳定的存在于金属表面。由于液相表面可以看做为在微观乃至分子水平上没有缺陷的表面，因此，它可以通过降低微生物在表面的附着力，进而阻止微生物的附着，在对防止海洋微生物附着所致腐蚀可以起到很好的防护作用。同时本发明制备方法操作简单易行，制备费用低廉，不需要昂贵的设备，所用试剂无环境危害。
附图说明
图1a为本发明实施例提供的在铝表面制备的人工液相超光滑表面在含硫酸盐还原菌的培养基中浸泡7天后的荧光显微镜照片；
图1b为空白铝表面在含硫酸盐还原菌的培养基中浸泡7天后的荧光显微镜照片。
具体实施方式
实施例1
(1)金属铝的表面清洗：依次用丙酮、去离子水清洗金属铝表面，氮气吹干待用；
(2)金属铝表面的电化学抛光：以铝为阳极、不锈钢为阴极，在5℃的体积比为1:5的高氯酸与乙醇溶液中进行铝的电化学抛光，抛光电压为18V直流电压，抛光时间为3分钟；
(3)粗糙的微观结构膜的制备：以抛光后的铝为阳极，不锈钢电极为阴极，0.3M乙二酸的水溶液为电解液，采用阳极氧化方式在金属表面制备粗糙氧化铝膜，同时两极间施加80V直流电压，氧化时间为1分钟，温度为室温；
(4)表面修饰：将上述表面附有粗糙膜的试样浸泡在含0.1-2％(体积百分比)的十六烷基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中浸泡5分钟，取出后在120℃环境中处理5分钟；
(5)液体膜的覆盖：将全氟聚醚滴加至粗糙结构表面，直至表面全部被全氟聚醚液膜覆盖，并将试样倾斜20°放置2小时。其中，全氟聚醚为含-(CF2)n-的常温不挥发液体。
(6)在毛细作用下，全氟聚醚可以稳定地存在于金属表面，进而在形成一层稳定的、连续的光滑液膜。
(7)将空白铝表面和表面覆盖人工超光滑表面的铝试样浸入含硫酸盐还原菌培养基中浸泡7天之后，用染色剂对试样表面进行染色，并用荧光显微镜观察。在空白铝表面(图1a)，表面呈现大量绿色荧光点，说明表面覆盖大量硫酸盐还原菌；而在表面覆盖人工超光滑表面的试样表面(图1b)，难以观察到绿色荧光点，证实所获得的人工超光滑表面可以有效抑制海洋微生物的附着及其所致腐蚀。这种方法可应用于金属材料的海洋腐蚀微生物腐蚀防护。

Claims (4)

1.一种利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法，其特征在于：
首先采用阳极氧化的方式在金属表面制备一层粗糙的微观结构膜，并用具有低表面能特性的物质对粗糙结构表面进行修饰，最后将液体覆盖在表面，使其在金属表面形成连续、光滑的液体膜，降低微生物与表面的附着力，阻止微生物在起表面的附着，进而实现对金属的微生物腐蚀防护。
2.按权利要求1所述的利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法，其特征在于：
具体包括：
(1)金属铝的表面清洗：依次用丙酮、去离子水清洗金属铝表面，氮气吹干待用；
(2)金属铝表面的电化学抛光：以铝为阳极、不锈钢为阴极，在5℃的体积比为1:5的高氯酸与乙醇溶液中进行铝的电化学抛光，抛光电压为18V直流电压，抛光时间为3分钟；
(3)粗糙的微观结构膜的制备：以抛光后的铝为阳极，不锈钢电极为阴极，0.3M乙二酸的水溶液为电解液，采用阳极氧化方式在金属表面制备粗糙氧化铝膜，同时两极间施加80V直流电压，氧化时间为1分钟，温度为室温；
(4)表面修饰：将上述表面附有粗糙膜的试样浸泡在含0.1-2％(体积百分比)的十六烷基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中浸泡5分钟，取出后在120℃环境中处理5分钟；
(5)液体膜的覆盖：将全氟聚醚滴加至粗糙结构表面，直至表面全部被全氟聚醚液膜覆盖，并将试样倾斜20°放置2小时，获得人工超光滑表面；由于超光滑表面可以看做是在微观乃至分子水平上没有缺陷的表面，因此，所获得的表面可以大大降低微生物在表面的附着力，阻止微生物的附着，在对防止海洋微生物附着所致腐蚀可以起到很好的防护作用。
3.按权利要求2所述的利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法，其特征在于：所述步骤(5)中，全氟聚醚为含-(CF2)n-的常温不挥发液体。
4.按权利要求3所述的利用人工超光滑表面防止海洋微生物腐蚀的方法，其特征在于：将含-(CF2)n-的常温不挥发液体滴加至粗糙结构表面在基体微观结构的毛细作用下，全氟聚醚可以稳定存在于粗糙结构表面，进而形成一层连续的光滑的液体膜。
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