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智能涂層將促進海上風電發展

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-12-12   來源:風電峰觀察  瀏覽次數:337
核心提示:目前,防腐技術的標準做法是使用專門的涂料和油漆來保護機械和基礎設施免受惡劣條件的影響。但是,研究人員正在通過先進的制造技術和帶有自愈特性的智能涂料,來穩步提高其效能。歐盟資助的一個研究和開發項目已經進入了商業階段,通過混入少量環保防污活性物質的熱噴鋁來保護海上風機的鋼結構。隨著保護性熱噴鋁的最終降解,會形成不溶性鈣質材料來達到填充裂縫和提供保護的目的。
   目前,防腐技術的標準做法是使用專門的涂料和油漆來保護機械和基礎設施免受惡劣條件的影響。但是,研究人員正在通過先進的制造技術和帶有自愈特性的智能涂料,來穩步提高其效能。歐盟資助的一個研究和開發項目已經進入了商業階段,通過混入少量環保防污活性物質的熱噴鋁來保護海上風機的鋼結構。隨著保護性熱噴鋁的最終降解,會形成不溶性鈣質材料來達到填充裂縫和提供保護的目的。


 
  這項用于海上可再生能源的先進涂料被稱為ACORN(Advanced Coating for Offshore Renewable Energy),它還能夠形成新的涂層來防止機組部件的空蝕。研究人員在測試了三種涂層之后,發現金屬陶瓷HVOF(高速氧燃料)涂層具有10年以上的設計壽命,并具有良好的防腐蝕和防氣蝕的保護作用。
 
  在美國,美國宇航局肯尼迪航天中心的腐蝕技術實驗室(Corrosion Technology Laboratory)開發了一種智能的環保涂層,用于早期發現和抑制腐蝕,同時具有自愈性能。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。當腐蝕開始發生時,微膠囊對pH值的變化起反應,釋放抑制劑,形成保護和修復受影響區域的薄膜。指示劑則通過顏色變化來指示受影響區域。美國宇航局官員說,新涂層不會對環境構成威脅,這是對現有化合物的改進。


 
  根據美國金屬學會(American Society of metals)的報告,美國宇航局的研究人員之所以開發這種涂層是因為肯尼迪航天中心位于佛羅里達州南部,太陽(的照射)、熱量和濕度使得該地區成為美國最具腐蝕性的環境。20世紀80年代的航天飛機計劃由于來自固體火箭助推器的酸性廢氣,而放大了這個問題。
 
  腐蝕技術實驗室于2004年開始研究涂層,研究人員開始努力尋找可以替代現有的被認為對人類和環境有害的涂料,如六價鉻。美國海軍也正在研究用智能涂料來取代六價鉻。這項工作的重點是在受影響區域周圍形成金屬氧化物膜的導電聚合物。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。海軍已經開發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鉻處理。
 
  在歐洲,歐盟研究人員使用已經被認為是對多種情況都有效的熱噴鋁。隨著海上風電在歐洲海域的增長——根據位于布魯塞爾的歐洲風電公司,2017年初已經安裝了12,631MW,到2020年預計還有3000MW——人們認為風電機組和基礎一樣需要更好的保護。
 
  ACORN的研究人員在浸沒區、潮汐區和飛濺區中測試了5種類型或涂層的樣品板。研究人員表示,最終產品是一種免漆的產品,能夠為鋼結構提供超過20年的免維護使用壽命,并且無需昂貴的補充陰極保護。一系列環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,防止附著甲殼動物沉積在鋼結構的表面。而這些附著甲殼動物是海水中最有害的污染生物之一,可以破壞防護涂料和涂料。
 
  隨著智能熱噴鋁涂料的商業化,研究人員認為,這將促進環境保護,同時降低總體成本,提高海上可再生能源的競爭力,并由于壽命更長而推動海上附加技術的推廣。
 
 

 

 
 
 
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