随着我们继续推动全球脱碳，国际海事组织(IMO)的温室气体战略旨在到2030年将全球船队的碳排放量减少40%，CO的目标是减少70%₂到2050年的排放量。国际海事组织于2018年批准了《温室气体战略》，并将减排率与基准年2008年进行了比较。包括大型船舶能效要求在内的短期改进措施将于2023年1月1日生效。例如，现有能源效率指数(EEXI)是一种调节船舶航速和功率限制的方法，适用于《防污公约》附则VI规定的所有400 GT以上船舶。¹

船体表面的粗糙度会影响其水动力性能，并由于船舶的年龄、油漆应用不当、涂层损坏、磨损和生物污染而趋于增加。船体粗糙度的增加会导致船舶燃料消耗和温室气体排放的增加。这一现象对船舶来说正成为一个更大的问题，因为监管机构要求实施能效措施的压力越来越大。另一个例子是国际海事组织的碳强度指标(CII)，这是总吨位超过5000 GT船舶的运营效率参数。¹EEXI和CII措施都将引导船东通过改造来投资节能设备，或通过限制发动机功率来减少船舶的运行碳排放。¹根据以往在船舶能源和效率领域的研究以及船体涂料的作用，CII参数将受到船东对表面制备、船体涂料系统的选择以及保持船体和推进效率的能力的影响。

船舶涂料技术类型2022世界杯八强水位分析

传统的防污涂料会浸出诸如铜盐和锌等杀菌剂，以杀死污垢生物并保持船体清洁。²自2008年以来，国际海事组织已经禁止使用有机锡基烧蚀涂层，因为它们对非目标海洋生物具有有害影响。^3.软污垢释放(SFR)聚合物涂层现在正被作为烧蚀技术的替代方案，因为由于SFR表面的光滑性、滑移性、化学两亲性和f -有机油的逐渐释放，有限的海洋生物可以附着在其表面。2022世界杯八强水位分析⁴新出现的硬污垢释放(HFR)涂料是传统有毒防污和SFR涂料的环保替代品，因为它们消除了对生物杀菌剂、含氟聚合物和f -有机油释放的需求。

HFR的防污机理与SFR涂层相似。不同之处在于提高了机械耐力，易于修复，并且没有对水生环境有害的物质。就像SFR涂料一样，HFR涂料预计将减少船舶的阻力和碳足迹，并通过减少螺旋桨和发动机恒速负载来降低水下辐射噪声(URN)水平。⁵

石墨创新技术有限公司(GIT)最近获得了专利2022世界杯八强水位分析⁶HFR技术，该技术基于聚合物共混物在喷涂时的自组装和交联机制之间的相互作用。两亲性聚合物与石墨烯纳米颜料经热反应固化后，获得刚性的两亲性表面，能够最大限度地减少与各种污垢的粘结作用。

船体清洗和螺旋桨抛光活动

保持船舶最高运行性能和降低碳排放的一种有效方法是保持船体和螺旋桨清洁，避免生物污染。水下船体和螺旋桨清洗技术可以恢复水面的清洁轮廓;然而，它们也会产生其他问题:

• 先前的研究表明，各种船体清洗技术可以显著增加生物杀灭剂(即铜化合物)的排放，从娱乐船只。^7、8此外，基于生物杀灭剂的涂层在清洗后会增加粗糙度，随着时间的推移，这将降低船舶的性能。
• 在无生物杀菌剂涂层的情况下，如硅基SFRs，由于其机械强度低，涂层在清洗时可能会损坏。
• 由于释放机制(铜杀菌剂或硅油)的耗尽，基于硅的SFRs和基于生物杀菌剂的涂料在水下清洗后性能都会下降。

防污性能

HFR涂层的防污性能和耐用性有助于在船舶的整个生命周期内保持船体的不受干扰，包括船舶推进时剪切引起的污垢自释放，以及软修饰程序。在港口对船舶进行机械疏导(习惯性和频繁地对水下船体进行机械维护，对涂层的影响最小)已被提出作为控制生物污垢增长的可行方法。^9、10

GIT与G. Swain教授(腐蚀和生物污染控制中心)合作，对HFR产品的静态污染进行量化，并验证水中疏导¹¹并量化保持涂层无污垢的努力，并与商业SFR和抗冰“惰性”行业标准进行比较。这三种轮廓漆被涂在三块4 × 8英尺的喷砂钢板上，并在佛罗里达州卡纳维拉尔港浸泡在海水中五周(2021年7月)，随后评估了它们释放污垢的潜力。

图1在生物污垢和梳理研究的不同阶段，三个测试系统的视觉比较:(A) SFR涂层-蓝色面板，(B) HFR涂层-白色面板，(C)抗冰涂层-灰色面板。在三个部分中的每一个部分中，左边的样本描述了预梳理的面板，右边的面板表示由机器人尼龙刷清洁的表面区域(用橙色标出)，下面的图像表示涂层整理后的照片。

上图(图1)显示了三种涂层在保持静止五周后的对比。主要由管虫组成的软质和钙质污垢在所有表面上至少有30%的表面覆盖率。所有表面上都有藤壶，但对于SFR和HFR涂层，它们以部分被鱼类侵蚀(被鱼类破坏)的形式存在。所有涂层都使用商用尼龙船体清洁刷进行梳理，在测试的表层涂层上运行了四次。唯一可以完全清洁而不损坏的涂层类型是HFR产品。该涂层也没有完全暴露在刷子上，但所有坚硬的污垢都通过靠近刷套的水流去除(图1:B)，表明污垢附着力非常低，因此表现出强大的污垢释放性能。目测对比后的涂层并没有发现对抗冰涂层或HFR涂层的明显损伤，而SFR涂层则出现了划痕和凹槽，这很可能是机械清洗过程中产生的钙质碎片造成的，实际上证实了HFR系统在现场具有优异的机械稳定性。

通过速度试验量化HFR对燃油效率和功率的影响

HFR涂层首次应用于刚驶出码头的船舶时，显示出超低的摩擦系数。光滑、低摩擦的涂层可以节省大量燃料(取决于他们能保持这种清洁表面的时间)，并且在整个干船坞周期内，由于其增加的耐久性和长时间保持低表面摩擦的能力。

船级社(劳氏船级社)根据ISO 15016:2015在一艘70米的冰船上进行了航速试验(图2)。这些航速试验是在对船体进行HFR涂层改造之前进行的，在类似的环境条件下进行了改造。

图3的结果显示，与之前清洁破冰涂层系统的船体状况相比，在恒定速度下，该船舶的轴功率降低了约10.4%。

从收集的数据中还可以提取出0.60节(5.0%)的最大速度增益(图4)，在恒定的轴转数下，平均速度增益为3.7%。这些真实的结果证实了一个理论概念，即更光滑的船体涂层和更低的摩擦系数可以对船舶效率和CO产生巨大影响₂排放。

船舶的CII公式侧重于每艘超过5000总吨(GT)的船舶的年运营效率;根据他们行驶的距离，燃料消耗，燃料类型和容量。因此，在CII计算中，燃油效率的任何增量效益都是逐年实现的，如下所示:

以下公式计算了2023 - 2026年船舶相对于2019年参考线所需的CII:

根据原有的涂层系统，从传统面漆切换到HFR产品可以提高船舶的年度CII评级，以满足船东降低CII的要求，并提高他们的底线。

图5显示了一艘约26,500 DWT天然气运输船的CII参考值，该船于2022年干坞，并在2027年计划下一个干坞之前，逐年应用2.0%的CII降低因子。使用现场和实验室的性能数据计算了四种不同涂层类型的性能值。这艘船的HFR涂层的选择使其在码头外的评级为a级，并在运行的第五年慢慢提高到b级。

SFR和SPC涂层系统在码头外都达到了a级，并在第五年都达到了C级。最后，破冰涂层系统在出厂时达到b级，到第五年达到d级。这些逐年增长的模拟CII值是三个主要因素的结果:船体粗糙度和船坞外的表面摩擦，船体疏理措施导致船体粗糙度增加，以及各种污垢环境中防污/污垢释放机制的有效性。

结论

新时代的硬污垢释放船用涂料可以通过优越的机械性能和保持低船体粗糙度和表面摩擦阻力的能力，为船东保持最佳的CII评级。船东必须根据船舶航线、贸易和活动选择正确的船体维护计划。对于性能良好的船舶，船体涂层系统的选择可能是A-和d - cii评级之间的差异，而对于性能较差的船舶，它可能意味着B/C-和e -评级之间的差异，这就需要船东制定纠正行动计划。CII计算结果表明，涂层系统寿命的最后两年对于保持良好的CII等级至关重要，此时HFR和SFR系统具有最大的优势。

参考文献

¹国际海事组织，《进一步采取航运温室气体减排措施》，2021年。https://www.imo.org/en/MediaCentre/PressBriefings/pages/MEPC76.aspx(2022年1月10日访问)。

²舒尔茨，M.P.，“涂层粗糙度和生物污染对船舶阻力和动力的影响”，生物淤积，第23卷，no。5, pp. 331-341, 2007, doi: 10.1080/08927010701461974。

^3.Dafforn·;刘易斯,正当;庄士敦，E.L.《防污策略:历史与法规，生态影响与缓解》，3月Pollut。公牛。，第62卷，no。3, pp. 453-465, 2011年3月，doi: 10.1016/J.MARPOLBUL.2011.01.012。

⁴张,Z.P.;气,YH。;英航,m;刘飞，“用共聚焦激光扫描显微镜研究硅油在PDMS脱污涂层中的浸出，”放置板牙。Res。， vol. 842, pp. 737-741, 2014, doi: 10.4028/WWW.SCIENTIFIC.NET/AMR.842.737。

⁵Vard Marine Inc.《船舶水下辐射噪声》，2019年。访问日期:2022年1月10日。(在线)。可用:https://publications.gc.ca/collections/collection_2021/tc/t29 - 151 - 2019 - eng.pdf。

⁶盖伊主持,m;AlGermozi m;Rodionov, I.“涂层的成分。涂层及其方法，”国际专利WO2021/226699 A1，石墨创新技术有限公司，2021年5月。2022世界杯八强水位分析

⁷希夫,k;发,d;Valkirs, A.《娱乐船只防污漆中的铜排放》，3月Pollut。公牛。，第48卷，no。3-4, pp. 371-377, 2004, doi: 10.1016/ j . marpolul .2003.08.016。

⁸Earley P.J.;斯沃普,文学士;Barbeau k;邦迪,r;麦当劳,正当;Rivera-Duarte, I.“船舶油漆和维护活动中铜的生命周期贡献”，生物淤积，第30卷，no。1, pp. 51-68, 2014, doi: 10.1080/08927014.2013.841891。

⁹Hearin, J.“大型测试板上涂有防污和污垢释放涂层的长期机械疏理分析”，生物淤积，第31卷，no。8, pp. 625-638, 2015年9月，doi: 10.1080/08927014.2015.1081687。

¹⁰奥利维拉,湄;Granhag, L.“船体水中清洗及其对污垢控制涂料的影响”，生物淤积，第36卷，no。3, pp. 332-350, 2020年3月，doi: 10.1080/08927014.2020.1762079。

¹¹Tribou m;Swain, G.“使用旋转刷作为控制船体污垢的主动方法”生物淤积，第31卷，no。4, pp. 309-319, 2015年4月，doi: 10.1080/08927014.2015.1041021。