在海洋工程领域，减阻技术非常重要，因为它对船舶的运行效率和生态可持续性有着显著影响。在常规水面舰艇中，表面摩擦阻力约占总阻力的50%，而在水下航行器中，这一比例高达70%。摩擦阻力降低10%可以使水下航行器的巡航速度和航程提高近3.57%。考虑到航运业承担了全球80%以上的贸易量，并且贡献了全球近3%的温室气体排放，发展减阻技术至关重要。因此，研究人员和工程师正在积极探索各种减阻技术，以提高效率，并降低船舶能耗。利用先进的涂层技术来增强船舶表面的疏水性已成为实现减阻的关键方法。
疏水和超疏水涂层的减阻性能取决于微/纳米结构捕获的空气层，空气层减少了液体与固体之间的接触面积，从而降低了两者表面间的摩擦。毫无疑问，空气层在减阻性能中起着至关重要的作用。但空气层分布对减阻的影响鲜有报道。不同程度的疏水性会影响空气层的分布和脱附力。因此，探讨不同疏水性对减阻性能的影响是必要的。
近期，武汉理工大学白秀琴/贺小燕团队采用空气喷涂法制备了具有可控润湿性的纳米SiO2复合涂层，并进一步研究了涂层的疏水性与在不同雷诺数下的减阻性能之间的关系。
该复合涂层的疏水性与SiO2含量成正比，均匀分布的空气层和较低的脱附力对减阻性能有显著影响。当雷诺数为750，接触角(CA)为140°时，涂层的最大减阻率达到58%。随着雷诺数的增加，涂层的减阻性能逐渐下降。对于接触角(CA)为150°和155°的涂层，由于涂层表面空气膜分布不均匀，减阻性能减弱。因此，本研究突显了涂层疏水性和均匀微观结构对于保持有效减阻性能的重要性，同时，本研究也将有助于优化涂层设计，并推动涂层在船舶减阻领域的应用。
改性示意图及制备工艺
（a）环氧树脂E51改性示意图；(b)纳米SiO2 /环氧树脂复合涂层制备工艺。
实验装置示意图及减阻通道上表面尺寸
数据来源与出处
相关研究成果发表在最新一期的《Progress in Organic Coatings》上。
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