Grafen på fartygsskrov för minskad korrosion och påväxt (avslutad)

Syfte och mål
Projektet var en förstudie som skulle undersöka potentialen att använda grafen för att utveckla miljövänliga ytbeläggningar för förbättrat skydd mot korrosion och påväxt på marina strukturer.

Grafenbaserade ytbeläggningar (GCM) skulle kunna leda till att användningen av offeranoder som avger giftiga metalljoner till det marina ekosystemet kan minskas. En bättre ‘anti-fouling’-bottenfärg för fartyg kan leda till förbättrad energieffektivitet genom minskad bränsleförbrukning och minskade utsläpp av växthusgaser från sjöfart. En ny färg förväntas stimulera grafenindustrin och gynna färgbranschen i Sverige.


Planerat upplägg och genomförande 

  • State-of-the-art litteraturstudie på marina ytbeläggningar
  • Studera olika grafenmaterial som skulle kunna användas till ytbeläggningsmaterial
  • Utvärdera den antikorrosiva egenskapen hos grafenbaserade ytbeläggningar och att testa de påväxthindrande effekterna. Om förstudien ger lovande resultat, kommer vi att fortsätta med mer djupgående studier och tester. Grafenbaserade färger förväntas ersätta konventionella färger eller ta en stor marknadsandel från beläggningsmarknaden.


Effekter och resultat
Förstudien har undersökt potentialen att använda grafen som miljövänligt beläggningsmaterial för att skydda marina strukturer som fartyg och offshoreanläggningar från biofouling och korrosion.

Från litteraturen beskrevs att grafen platelets, grafenoxid och reducerad grafenoxid har applicerats som ett barriärskikt både för anticorrosion och antifoulingapplikation. Två typer av funktionaliserad grafen har framställts inom projektet. Det primära anti-foulingtestet undersökte effekten av toppbeläggning och färgning med grafen som fyllmedel vid avveckling av bakterier från naturlig havsvatten.

Vår litteraturundersökning visar att grafen har betydande barriäregenskaper i polymersubstrat. Från försöksprovet skulle ett väldisperserat grafenbaserat material i polymermatrisen vara den kritiska faktorn för att säkerställa funktionaliteten och stabiliteten hos skyddseffekten.

De grafenbaserade materialen som har undersökts visar god potential som antikorrosions- och antifoulingmedel. Vi behöver fortfarande en djupare förståelse för den specifika arbetsmekanismen för grafenbaserade material. En systematisk studie av antifouling, korrosionsskydd och långsiktigt miljöpåverkan av grafenfärger måste undersökas ytterligare, vilket förväntas ta 2-3 år. Volymproduktionen av grafen, kvalitet och pris är också ett problem när det gäller att påverka framtida kommersialisering av grafenfärger i marina tillämpningar.

För att fortsätta behöver vi hitta en partner som har mer erfarenhet av anti-korrosion och anti-foulingfärg, för att tillsammans med vår kunskap kunna välja rätt kombination av färg och grafenbaserat material. Vi behöver också en partner som är slutanvändare, som kan styra oss både till rätt tillämpning och en framtida potentiell marknad.

Abstract in english

Graphene on ship hulls for reduced corrosion and fouling

The purpose of the preliminary study was to investigate the potential of using graphene to develop environmentally friendly coating materials for improved protection from corrosion and fouling on marine structures.

The development of graphene based coatings (GCM) could lead to a reduction in the use of sacrificial anodes which emits toxic metal ions to the marine ecosystem. An improved "anti-fouling" bottom coating paint for ships could lead to improved energy efficiency, through reduced fuel consumption and reduced greenhouse gas emissions from marine transport. A new color is expected to stimulate the graphene industry and favour the color industry in Sweden.

Effects and results
The preliminary study has investigated the potential of using graphene as an environmentally friendly coating material to protect marine structures, such as ships and offshore installations, from biofouling and corrosion.

From the literature it was described that graphene platelets, graphene oxide and reduced graphene oxide have been applied as a barrier layer for both anti-corrosion and anti-fouling applications.

Two types of functionalised graphene have been produced within the project. The primary anti-fouling test examined the effect of top coating and staining with the graphene as a filler in decomposing bacteria from natural sea water. Our literature study shows that graphene has significant barrier properties in polymer substrates. From the test sample, a highly dispersed graphene based material in the polymer matrix would be the critical factor to ensure the functionality and stability of the protective effect.

The graphene based materials that have been investigated show good potential as anti-corrosion and anti-fouling agents. We still need a deeper understanding of the specific graphene based workflow mechanism. A systematic study of anti-fouling, corrosion protection and long-term environmental impact of graphene paints must be further investigated, which is expected to take 2-3 years. The volume production of graphene, quality and price is also a problem in affecting future commercialization of graphene paints in marine applications.

To continue, we need to find a partner who has more experience with anti-corrosion and anti-fouling paint, in combination with our knowledge to be able to together choose the right combination of color and graphene based material. We also need a partner who is the end user, who can guide us to the right application and to the potential future market.

Utlysning:
Förstudieprojekt och Forsknings- och innovationsprojekt sommaren 2016

Projektpartners: SHT Smart High-Tech Aktiebolag

Projektledare: Lilei Ye

Bidrag: 450 000 kr

Projektets löptid: 2016-2017

Relaterade styrkeområden:

Med stöd från: