油耗降2％，寧波材料所新材料人造“海豚皮”應用于超大型油輪

超大型油輪（VLCC）螺旋槳表面被敷設了類似海豚皮的人造材料——仿生蒙皮

7月8日，澎湃科技從中國科學院寧波材料技術與工程研究所（簡稱“寧波材料所”）獲悉，該所科研團隊人工制備出的具有類似海豚皮特征的人造材料——仿生蒙皮，能夠將水流與表皮的滑動摩擦轉變為滾動摩擦，同時，還能降低水與表皮之間的剪切力，目前已被敷設于超大型油輪（VLCC）螺旋槳表面，取得了良好的節能減排效果。

近日，首艘安裝仿生蒙皮螺旋槳的30萬噸級超大型油輪順利靠泊在泉州港碼頭，完成了3個航次的原油運輸任務。

這是國際上首次將仿生柔性減阻材料應用于30萬噸超大型油輪，完成了多航次、長航時、多海域的節能數據收集。

數據顯示，前述螺旋槳表面敷設仿生蒙皮后，實船油耗下降約2%。按此計算，一艘超大型油輪每年可節約燃油300噸以上，相當于直接增加經濟效益100萬元以上，減少二氧化碳排放量900噸以上。

國際能源機構（IEA）的數據顯示，海運業的能源消耗量在全球能源消耗總量中占比約為9%，排放的二氧化碳量占全球二氧化碳排放總量的3%。因此，突破大型船舶的節能減排關鍵技術，引領全球海洋運輸業綠色變革，對國家實現“雙碳”目標具有重要意義。

“船用仿生蒙皮減阻節能技術”是寧波材料所海洋關鍵材料重點實驗室與中遠海運能源股份有限公司（以下簡稱中遠海能）聯合開展的科研項目。

在中國工程院院士、寧波材料所研究員薛群基的布局下，寧波材料所海洋關鍵材料重點實驗室王立平研究員和曾志翔研究員帶領研究團隊較早開展了表界面仿生滑移材料與海洋航體減阻方面的研究工作。

船用發動機在驅動螺旋槳旋轉時候，約70%的能耗轉化為推力，約15%消耗于螺旋槳剪切力對水做功，剩余約15%則消耗于螺旋槳反推力對水做功。

海豚、鯊魚等海洋生物在海里游動時具有極低的阻力，主要由于其表面的微結構、柔彈性和表面粘液分泌特性。

人造仿生減阻材料易于實現海豚表皮表面微結構和柔彈性，但要模仿海豚表皮長期粘液分泌的特性，則相對比較困難。“類液態”材料有效解決了這一問題。

固體有機物分子內部接枝高度柔性分子刷，既能保持固體材料的強度，又能達到類似于“粘液”的滑移特征，被稱為“類液態”材料。

海豚皮膚與螺旋槳仿生蒙皮示意圖

仿生蒙皮由“類液態”特征的動態界面材料與具有0.1-0.2毫米尺寸微結構的柔性材料耦合而成，敷設于螺旋槳表面，能夠降低螺旋槳與水之間的剪切力，并減少反推力對水的做功，進而提高了螺旋槳效率，降低了能耗。

中遠海能與寧波材料所緊密合作，計劃將前述減阻材料推廣至中遠海能旗下的100余艘油輪船隊。未來，船用仿生柔性減阻材料將向遠洋及內河運輸等全行業推廣應用。