需求牽引 自主創新 重點跨越 面向未來
——哈爾濱工程大學海洋先進材料研究院

需求牽引 自主創新 重點跨越 面向未來
——哈爾濱工程大學海洋先進材料研究院

21世紀是海洋的世紀，黨的十八大明確提出要“提高海洋資源開發能力，發展海洋經濟，保護海洋生態環境，堅決維護國家海洋權益，建設海洋強國”。開發深海資源，提高我國海洋技術支撐和保障能力，需要發展重大技術裝備，海洋工程材料在其中發揮著關鍵作用。其中，高分子材料以優良的物理、化學性能和優異的加工特性，被廣泛應用于艦船與海洋工程裝備領域中，在海洋經濟中占有不可替代的地位。然而，海洋用高分子材料的研究工作雖然已取得明顯進步，但與國際先進水平和我國海洋產業發展需求相比，仍然存在諸多方面的不足。

針對我國海軍裝備、高技術船舶及海洋工程裝備的發展需求，依托哈爾濱工程大學“三海一核”學科及行業優勢，海洋先進材料研究院（以下簡稱研究院）于2011年1月正式成立。研究院以“產學研用”為發展宗旨，圍繞我國海洋工程、船舶制造和海防建設中所需功能聚合物材料，面向高端船舶和海洋工程全面開展研究，并秉承著“需求牽引，自主創新，重點跨越，面向未來”的工作理念，向著“世界海洋新材料（聚合物材料）發展的引領者”的發展目標，精研努力。

1 研究方向

輕質功能材料 包括保溫泡沫材料、深海浮力材料

聲學復合材料 包括阻尼減振材料、吸隔聲材料

特種防護材料 包括聚脲系列防護材料、環保型長效防污涂料、甲板防滑材料、電磁屏蔽系列材料

2 科研成果

聚酰亞胺輕質泡沫材料 船舶的輕量化是船舶節能減排最有效、最經濟的手段之一。其可以降低空船重量、減少船舶能耗、提高船舶速度和運輸能力等，已經成為世界造船業發展的趨勢。大量采用輕質高強材料，特別是輕質高強保溫材料，是實現船舶輕量化行之有效的方法之一。研究院通過融合基體樹脂的基礎性能和多孔材料的功能特性，采用一步法和兩步法研究開發出了具有自主核心技術和知識產權的高性能聚酰亞胺輕質泡沫材料，打破了美、德、日對核心技術的高度封鎖和產品壟斷，對于我國船用保溫材料行業的發展具有重要的引領作用。該產品具有較低的密度、優異的保溫性、機械性能和使用安全性等優點，可用作包括郵輪、散貨船、油船、海警船、海監船、漁政船、快艇、液化天然氣船等各類船型上艙壁、各類管道、機電設備等部位的絕熱保溫材料。目前已應用于我國海軍某水下航行器，并將在中國水面船舶全面推薦使用。

兩步法聚酰亞胺泡沫產品

阻尼減振材料 我國目前的阻尼材料，是20世紀80年代針對基座等部位開發的產品，盡管具有一定的阻尼性能，但是存在阻尼損耗因子偏低、功能單一（不具備防腐性能）、使用部位少、施工性能差等問題。研究院提出了模塊化設計理念，研制了高性能阻尼防腐材料，實現了防腐和阻尼性能的有效復合，創造性地提出了“重防腐＋阻尼＋約束去耦”三位一體的阻尼材料，自主設計了新型阻尼添加劑，提高材料內分子間摩擦力。材料的最低損耗因子為0.7，平均損耗因子大于1.0，最大損耗因子為2.9，復合損耗因子大于0.2。同時，開發了高粘度雙組分噴涂成型新工藝，替代了傳統手工刮涂工藝，大幅提高了材料的實際應用效果和施工效率。此外，由于船舶上設備運行工況復雜、振動特性各異，單一的阻尼結構中多數情況下與設備的振動特性不匹配，結構和材料的耗能和減振作用不能充分發揮，達不到理想的減振效果，無法滿足船舶要求。因此，研究院針對船舶設備的振動特點和頻率，開展相關部位阻尼結構定量化設計及材料優化研究。通過建立阻尼結構實用性能綜合評價方法，完成阻尼結構及材料阻尼性能的數據庫，從而提供了滿足船舶設備運行要求的阻尼結構，并為阻尼結構中阻尼材料的使用提供指導性建議。研究院開發的噴涂型多功能阻尼復合涂層材料解決了大型船舶阻尼材料施工效率低的缺點，目前已在國內某新型綜合補給船、新型護衛艦、大型測量船等進行了應用，有效解決了涂層開裂、抑振效果差等問題。

噴涂型多功能阻尼復合涂層材料

聚脲防護材料 我國現有的防水防腐涂料存在易開裂（環氧類）、施工周期長、防腐期效短、污染環境、復雜結構施工質量差等問題。為此，研究院在高性能無溶劑聚脲的基礎上開發了多功能防護涂層。它是一種100%固含量、采用新型雙組分設備快速噴涂成型的綠色環保產品。主要特點是：固化速度快，在惡劣的環境條件下可正常施工；涂層致密、連續、無接縫，可完全隔絕空氣中水分和氧氣的滲入，防腐和防護性能優異；優異的耐磨、防水、抗沖擊、抗疲勞、耐老化、耐高溫、耐核輻射等性能。目前已在海水飛濺區混凝土結構防護、水面船舶特殊部位的防腐及防空泡腐蝕、海底油氣管道及鋼結構防腐等方面得到應用。

環保長效防污材料 海洋生物附著會嚴重影響船舶的航速和使用壽命，并浪費大量的動力能源。隨著有機錫類防污涂料在全球范圍內的禁用，以及我國無毒長效防污涂料遠落后于世界先進水平的現實，研究院通過技術引進消化，開發了環保無錫海洋防污涂料。該技術基于自拋光原理，通過分子設計合成制備出具有水解穩定、物理性能優異的防污樹脂，解決普通防污漆拋光速率不可控、易開裂等問題。同時，通過環保防污復配體系的優選、涂料配方的優化設計，制備出適用于防污性能優異且適用于不同類型船舶的系列環保型防污涂料。產品可有效減少水下船舶表面的粗糙度，減少船舶燃油消耗，且延長塢修間隔，減少船舶維護費用。同時，打破了國外涂料公司對我國防污涂料市場的控制，加快推進我國環保長效防污涂料自主化進程。

可快速噴涂的聚脲防護材料在某艙室的應用

涂裝環氧防腐漆（左）和涂裝“環氧防腐漆＋防污涂料”（右）的鋼板在廣東湛江實海浸泡10個月后的海洋生物附著情況對比圖

近年來，研究院成功申報國家自然科學基金項目、科技部國際合作項目、工信部高技術船舶科研項目等重大項目共計18項。截止目前已有6項完成結題，4項通過鑒定。同時，通過以實際應用為牽引，積極帶動基礎科學研究，取得了一批具有國際影響的原創性科學發現和具有重大社會影響的學術成果，在《Chemistry ofMaterials》、《Chemistry-A European Journal》、《Energy＆Fuels》、《Journal ofMaterials Chemistry》、《ACSApplied Materials＆Interfaces》、《Crystal Growth＆Design》、《Electrochimica Acta》、《Corrosion Science》、《Journal of Power Sources》等高水平期刊發表SCI檢索論文56篇，其中發表在《Chemistry of Materials》和《Energy＆Fuels》期刊上的3篇論文被評為ESI高被引論文。申請國家發明專利13項。

3 軟硬件建設

研究院目前擁有一支12人組成的年齡結構和學歷層次合理、學術思想活躍的科研團隊，其中教授、研究員、副教授等高級職稱人員6人，具有博士學位的人員5人，平均年齡36歲。目前有10人次入選國家和省部級專家／人才計劃，包括黑龍江省杰出青年基金獲得者、中國化工學會無機酸堿鹽專業委員會無機化工行業學術帶頭人、科技部國際合作專項評審專家、博士點基金評審專家、黑龍江省四項基金評審專家等。同時研究院設立了專家委員會，中國工程院侯保榮院士和中國科學院張希院士分別擔任名譽主任和主任，中船重工第719研究所所長楊金成研究員等材料和船舶領域的專家擔任委員。

研究院現有科研、實驗用地面積1 200 m2，配備先進的實驗儀器設備價值近千萬元，并建有涂料檢測平臺、阻尼結構實用效果評價平臺、環境性能測試平臺、深海模擬實驗平臺、防污性能測試平臺等，為各項科研工作的順利開展提供了良好的實驗條件。研究院長期與海內外多所著名大學和科研機構保持著密切的國際合作和學術交流關系，先后成立了“哈爾濱工程大學－海軍涂料分析檢測中心”聯合實驗室、“哈爾濱工程大學－海軍醫學研究所”研究生聯合培養實踐基地、“哈爾濱工程大學－中國石油集團工程技術研究院”防腐保溫聯合實驗室，并與莫斯科國立鮑曼技術大學、烏克蘭國家科學院高分子化學研究所、日本日東化成產業株式會社、中科院化學所、北京大學、清華大學等開展廣泛的合作。

（哈爾濱工程大學海洋先進材料研究院 謝 眾）