立邦涂料模擬金槍魚開發防污船底涂料

據說大型金槍魚在海洋中的游速能夠達到80km/h。金槍魚的體型的確屬于游速快的流線形，但除此之外，應該還有其他能減少水的摩擦阻力的訣竅。有一款產品的問世正是源于這一思路。那就是日本立邦船舶涂料開發的防污船底涂料LF-Sea。

秘密在于表面的粘膜

不停高速游動的金槍魚身上沒有魚鱗，其身體表面覆蓋著黏滑的粘膜。雖然詳情還不得而知，但有看法認為，在這種粘膜的作用下，處于湍流狀態的邊界層的摩擦阻力會減弱。其實，已經有研究表明，在液體中添加極少量的高分子之后，湍流的液體摩擦阻力將會減弱，在金槍魚的身體表面或許也屬于同樣的現象。

“因為從事的是船底涂料開發，我經常思考能不能從魚和海洋生物中獲得開發產品的靈感”，日本立邦船舶涂料技術本部執行董事山盛直樹把目光瞄準了金槍魚。船舶在航行時，接觸海水的船底表面摩擦占了全部阻力的50-80％。按照山盛的想法，船舶如果能實現粘膜與海水的液液接觸，而不是固體（船底）與海水直接接觸，應該能減小阻力。

為此，山盛采用了在船底涂料中摻入親水性高而且具有黏性的水凝膠，由此降低與水的摩擦的方法。水凝膠中橋聯的高分子能夠形成3D網眼構造，在網眼中存水。在日常生活之中，海帶濃湯和洋菜也屬于這一類。

如此一來，既不損害船底涂料防止藤壺等水生生物附著的根本目的，又能夠減弱海水摩擦阻力的LF-Sea便應運而生。經確認，采用該涂料的輪渡能夠節約燃耗3.4％左右。雖然只有區區3.4％，換算成燃料成本也能夠節約1000萬-2000萬日元左右。因此，自從2008年投產以來，已經獲得了600多艘船隻的采用。

反覆嘗試開發材料

在開發初期，在涂料中摻入水凝膠能夠降低摩擦阻力的效果很快得到了確認。但防止水生物附著船底的涂料原本的功能卻未能得到實現。船底涂料是通過緩慢溶出生物厭惡的防污劑防止水生生物附著（現在的防污劑主要是亞氧化銅）。但摻入水凝膠后，防污劑將與水凝膠一同溶出到了海水中，無法充分維持仿製水生物附著的效果。結果反而本末倒置。

于是，山盛通過反覆嘗試，對水凝膠的成分和配比進行了調整。通過與大坂大學名譽教授鈴木敏夫、該校研究所工學研究科地球綜合工學專業教授戶田保幸、神戶大學研究所海事化學研究科副教授矢野吉治合作研究，在著手開發大約3年后，發現了LF-Sea的關鍵材料水凝膠。

因為涉及企業機密，水凝膠的具體成分沒有透露，從已知的資訊推測，新開發的水凝膠黏性比當初使用的以藻酸為主體的水凝膠要低，吸收水分后不易膨脹，而且親水性高。涂膜的厚度約為100μm，與過去的船底涂料一樣具有半年左右的防污效果。

其實，LF-Sea的減阻原理并不完全清楚。按照最初的設想，其原理是像金槍魚一樣，由水凝膠層覆蓋整個涂膜表面，借此減弱水流的阻力，但實際情況似乎并非如此�，F在，山盛等人推測的原理如下。

船底的鋼板表面原本就非常粗糙，再加上高壓噴涂高黏度涂料，涂膜上存在著微細的凹凸。在航行時，表面凹部發生的微小漩渦是形成阻力的原因之一。

LF-Sea在浸泡海水后，涂膜中的水凝膠會吸收表面的海水，形成邊界層（分水層）。在航行時，受到水流的作用，凸部的邊界層會被削掉，但凹部會留下吸收的海水。這些海水填平了凹部，使得船體表面變得光滑，從而減弱了水流的阻力。

涂膜中的水凝膠在涂膜的凹部存水，使涂膜表面變得光滑。水流因此得以穩定，使阻力減弱。

過去也曾經有過減弱摩擦阻力的船底涂料SPC。這種涂料是利用水流沖刷掉涂膜的凸部，使涂膜變得光滑，從而減弱阻力的，LF-Sea也同樣如此。LF-Sea在SPC的基礎之上，讓凹部還擁有分水層，因此表面粗糙度更小，能夠得到更大的減阻效果。

目標是減少10％的燃耗

遠洋船的二氧化碳減排要求越來越嚴格。為此，日本政府正在開展技術開發事業「船舶CO2減排技術開發支援事業」。目標是把遠洋船的二氧化碳排放量減少30％。也就是說，燃效必須提高30％。船底涂料是重要的手段之一，為了使燃效提高10％，目前正在開發新的低阻型船底涂料A-LF-Sea。

現在使用的水凝膠源于生物，而A-LF-Sea將採用化學合成的高保水材料。“水凝膠層更厚的話，阻力應該更小”。按照計劃，開發將爭取在2012年度內結束，在今后進行實驗。