船舶润滑油在船舶的内燃机系统和外部表面中发挥着关键作用，能够减少摩擦、提升性能，并保护设备免受环境因素造成的磨损。在船舶应用中，面对恶劣且多变的海洋环境，润滑油对保障发动机效率和耐用性至关重要。由于用途广泛，船舶润滑油需具备多种功能特性，包括热稳定性、高粘度保持性、抗氧化性和生物降解性。

除用于发动机外，润滑油在防污技术中也发挥着重要作用，可防止海洋生物附着在船体表面——这些生物附着会增加船体阻力、导致腐蚀，并提高燃油消耗。

环境与法规驱动因素
尽管润滑油对减少船舶发动机磨损、确保高效运行至关重要，但它也可能对水生生物和海洋生态系统构成重大威胁。润滑油的泄漏和不当处置会导致水污染，危害海洋生物并破坏周边生态系统。
为解决这一问题，摩擦学领域出现了一个新兴方向——合成绿色润滑油，这类润滑油在其使用区域内对生态环境的影响被控制在最低水平。
对此，行业正持续推动采用更环保的替代品和可持续润滑油，在保证高性能的同时，不损害海洋生态健康。
过去几十年间，国际组织对推动可持续发展、降低环境影响的关注度日益提升。2012年，欧盟通过了《生物杀灭剂法规》(BPR)，该法规对生物杀灭剂产品(包括润滑油、其添加剂及防污系统)的市场使用进行监管。
在美国，环境保护署(EPA)于2013年实施了新版《船舶通用许可证》，取代了2008年的旧版许可证。新版许可证提出了更严格的管控要求，并强制使用“环境可接受润滑油”(EALs)，这类润滑油必须具备“可生物降解性”“低毒性”和“非生物累积性”。
在国际层面，国际海事组织(IMO)于1973年通过了《国际防止船舶造成污染公约》(简称《防污公约》，MARPOL)，通过制定多个附则，对船舶造成的各类污染(如油泄漏、空气排放、污水排放等)进行规范和管控。
根据《防污公约》附则VI的规定，全球船舶燃油硫含量上限标准已于2020年1月1日正式实施，将船舶燃油中允许的最大硫含量从3.50%降至0.50%。此外，附则Ⅵ还对氮氧化物(NOx)排放和船上废物焚烧设定了上限，以减少温室气体排放。
随着环境政策和标准愈发严格，海运行业面临着更大压力，需采用既能满足运营需求、又符合生态目标的润滑油。
这一转变凸显了对创新型可持续润滑油的迫切需求——这类润滑油需在实现高性能的同时，最大限度降低对海洋生物和空气质量的环境危害。
随着全球范围内旨在进一步减少污染、推动可持续发展的政策不断出台，采用可生物降解、无毒的润滑油已成为必然要求。这些发展趋势清晰表明，未来船舶润滑油的发展路径将以性能、合规性和环境责任为核心。

润滑油对海洋生态系统的影响
尽管减少空气污染物排放对降低大型航运活动对生物圈的生态影响至关重要，但从可持续船舶摩擦学的角度来看，润滑油泄漏和溢出的危害更为显著。
船舶发动机泄漏和溢出的润滑油会导致海洋环境中的石油污染，对海洋生物构成严重威胁。这类污染的影响程度主要取决于石油的关键特性，尤其是粘度、挥发性和毒性。
石油泄漏对海洋生物的危害体现在两个方面:一是石油成分会直接对生物造成物理覆盖和毒性伤害；二是会间接破坏生物栖息地和关键物种。
海洋表面或沿海区域的生物受影响最为严重，因为它们与石油接触的概率更高。海鸟常成群聚集在水面，因此在石油污染引发的疾病或伤害中面临极高风险。当石油附着在海鸟羽毛(其他有毛皮的海洋动物也会出现类似情况)上时，会破坏其羽毛的保温和浮力功能，可能导致海鸟体温过低、溺水或饥饿。
海豹、海豚、海龟等海洋哺乳动物和爬行动物也会受到浮油威胁，尤其是在它们浮出水面呼吸时。海龟若摄入石油，或通过黏膜吸收石油，可能会出现眼部炎症、呼吸窘迫和繁殖障碍等问题，严重影响其生存和繁殖能力。
红树林是螃蟹、牡蛎、鱼类等众多海洋生物的重要栖息地，对石油污染极为敏感。红树林的气生根是氧气交换的关键部位，一旦被石油堵塞，红树林会出现叶片发黄、腐烂等现象；若石油暴露时间过长，红树林可能在数周至数月内死亡。红树林的消失会对生态系统产生连锁影响，导致大量生物失去栖息地，生物多样性下降。尽管润滑油对船舶运营不可或缺，但其高环境风险凸显了对更环保替代品的迫切需求。
即便在油污清理过程中，若管理不当，也可能进一步破坏海洋生态系统。清理泄漏时使用重型设备和强化学药剂，可能会破坏生物筑巢地、压实沉积物，并导致脆弱的海洋生物死亡。
因此，未来的技术发展必须聚焦于研发可生物降解、无毒的润滑油，在保证高性能标准的同时，将生态危害降至最低。

防污技术发展趋势
近年来，防污技术的发展趋势体现出对可持续性的重视，具体措施包括采用基于润滑油的涂层、纳米技术、创新添加剂、改进的维护方案，以及替代传统船舶润滑措施的环保方案。
这些创新性发展旨在提升性能的同时，最大限度降低环境危害。
生物污损是船舶运营中一个长期存在的问题，指藤壶、藻类等生物在船体表面附着聚集的现象。
生物污损会增加船舶航行时的水动力阻力，导致燃油消耗上升、发动机负荷加重，并引发船舶结构腐蚀。
尽管使用防污涂层可应对这一问题，但这类涂层也可能间接增加温室气体排放——厚涂层会进一步增加船体阻力，导致燃油消耗增加。
此外，从经济角度来看，防污涂层也存在弊端，例如可能会排斥那些具有商业捕捞价值的生物。
自20世纪60年代起，三丁基锡(TBT)因其杀菌特性，一直是防污涂料中的常用成分。然而，由于TBT对海洋环境具有严重毒性，国际海事组织于2008年禁止了含TBT产品的使用。
这一政策转变推动行业采用毒性较低的化合物，其中防污涂料和杀菌剂中最常用的是铜和锌。尽管这些化合物具有一定效果，但仍存在生态风险，且需要频繁重新涂刷(通常每6至12个月一次)，从长期来看成本较高且难以持续。
为此，当前的防污策略正聚焦于无毒、可生物降解且受生物启发的解决方案。表面工程技术与生物润滑油、含纳米颗粒涂层、刺激响应材料的结合，为研发兼具环保性和经济性的防污系统奠定了基础。

光滑液体注入多孔表面(SLIPS)
为解决生物污损问题，哈佛大学怀斯生物启发工程研究所的艾森伯格团队于2011年研发出光滑液体注入多孔表面(SLIPS)技术。该技术将液体(通常为润滑油)注入基底材料中，可提升材料的防污性能和抗腐蚀能力。
这一设计灵感来源于猪笼草——猪笼草通过在微结构表面注入光滑液体来捕获猎物。SLIPS技术通过在人工设计的表面纹理中固定润滑油，模拟了这一机制，形成光滑且不粘的界面。
SLIPS由两个关键部分构成:一是具有适宜表面能和粗糙度的基底；二是通过毛细管力固定在基底上的润滑液体。润滑液层形成了一个光滑的动态屏障，能有效阻止各类海洋生物(从藻类等微生物到贻贝等大型污损生物)的附着。
基底的表面形态对SLIPS性能至关重要。通过构建微米或纳米结构，基底能更好地固定润滑油，减少润滑油在剪切应力作用下的流失，并提升防污效果。
光刻、蚀刻等技术是制备结构化表面(如纳米柱、纳米片)的常用方法。一维(ID)纳米结构材料具有极高的比表面积和独特的形态，有望用于制备高性能的超疏水自清洁表面。因此，将一维纳米材料应用于无毒防污释放涂层，已成为防污领域的一个重要研究方向。
另一个同等重要的因素是润滑油与基底的相容性。润滑油需在基底表面保持化学和物理稳定性，通过实现高表面润湿性、疏水性、粗糙度和表面自由能，确保长期有效的性能。
常用的润滑油包括硅油、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、全氟聚醚油、长链烷烃和石蜡等。这些润滑油具备热稳定性好、使用寿命长、表面能低等优良特性，能在海洋环境中保持耐用性。

研究证实了这一观点:合成的PDMS/SiO2-ZnO纳米复合材料作为低成本纳米填料，发现该材料具有稳定、分散性好、颗粒形态均匀的特点。这种纳米填料通过物理排斥机制，在防污释放自清洁方面展现出巨大潜力，表明该纳米复合材料可作为高效、环保的自清洁涂层，应用于船体及其他海洋设备。

总体而言，SLIPS技术是一项具有创新性和发展前景的技术，持续吸引着广泛的研究关注。随着纳米技术和生物润滑油的不断融合，SLIPS在海洋领域的应用潜力将进一步提升，有望成为可持续、环保的解决方案——在实现高效防污性能的同时，最大限度降低环境影响，并顺应日益严格的环境法规要求，拓展船舶润滑油的应用场景。
文章来源：《润滑油情报》

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