法利用電化學(xué)技術(shù)使海水中的舷窗不受污染

采用光學(xué)系統(tǒng)工作的深海觀測(cè)設(shè)備所遇到的難題之一，便是觀測(cè)口上容易結(jié)一聲能生物膜，影響視線。法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心（SNRS）和“電化學(xué)接口和系統(tǒng)試驗(yàn)室”（LISE）的研究人員，合作開發(fā)出一種很有前途的電化學(xué)保護(hù)技術(shù)。其原理是采用海水的受控電解，在需要保護(hù)的觀測(cè)孔上產(chǎn)生自由氯。深海攝像機(jī)的觀測(cè)孔便可以在5個(gè)月內(nèi)保持清潔。

在需要保護(hù)的舷窗上覆蓋一層二氧化錫S_nO₂薄膜，作為透明的電極來(lái)使用。將這一透明的電極以一定的電勢(shì)極化，便可以通過(guò)將海水中所含的氯離子氧化，產(chǎn)生爪維爾水，或稱次氯酸水(HCIO)。法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的研究小組優(yōu)化了二氧化錫薄膜的組成成份(通過(guò)高溫噴霧熱解形成鍍層)，以取得很好的導(dǎo)電性能和數(shù)月的使用壽命。該裝置還包括一個(gè)反電極和一個(gè)參考電極。法國(guó)海洋應(yīng)用研究所將這一原理應(yīng)用于深海探測(cè)攝像機(jī)的舷窗，三個(gè)電極便設(shè)在舷窗的正面。到目前為止，在各種不同地點(diǎn)進(jìn)行的試驗(yàn)表明，這種陽(yáng)極保護(hù)裝置可以使舷窗的透明性保持3到5個(gè)月。

這種裝置對(duì)環(huán)境的影響非常小，所以也就倍受關(guān)注。這種工藝在防止污染的過(guò)程中，只在需要保護(hù)的舷窗上產(chǎn)生少量的次氯酸水。

另外，這種技術(shù)也通過(guò)與法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心和巴黎第六大學(xué)共同創(chuàng)辦的維爾弗朗施(villefranche)海洋學(xué)研究試驗(yàn)室合作，正應(yīng)用于ANTARES研究項(xiàng)目當(dāng)中。ANTARES研究項(xiàng)目是探測(cè)和研究地中海的特高能中微子的一個(gè)項(xiàng)目。研究人員正在測(cè)試這種方法對(duì)設(shè)在地中海2600米深處拍攝浮游植物的高分辨率攝像機(jī)舷窗的清潔作用。

采用這種技術(shù)時(shí)，對(duì)有源保護(hù)設(shè)施所需要的能源如何管理，是非常重要的一點(diǎn)。研究人員對(duì)各種不同長(zhǎng)短的極化周期(從十分鐘到幾個(gè)小時(shí))成功地進(jìn)行了試驗(yàn)。

如果將從未極化過(guò)的二氧化錫薄膜浸入海水中，該薄膜上趨向于形成一層生物膜。相反，如果在浸人海水之前，對(duì)該薄膜進(jìn)行過(guò)時(shí)間足夠長(zhǎng)的陽(yáng)極極化，使薄膜上產(chǎn)生一層氯，便能夠在強(qiáng)制極化中斷之后，保持其防止污染的特點(diǎn)。這種無(wú)源的保護(hù)模式壽命有限，但也可以將清潔作用保持幾天的時(shí)間。

除了在玻璃上采用這種技術(shù)之外，研究人員還研究了采用等離子體輔助氣相沉積技術(shù)(PACVD)，在透明聚合物的基底上鍍涂二氧化錫薄膜的可能性，比如PMMA(聚甲基異丁烯酸)。從中期來(lái)看，這些研究為水底自清潔設(shè)施的設(shè)計(jì)開啟了新的應(yīng)用前景。這項(xiàng)研究工作是與皮埃爾和瑪麗·居里大學(xué)以及巴黎國(guó)家高等化學(xué)學(xué)院合作創(chuàng)立的“等離子體工藝和表面處理工程試驗(yàn)室”合作進(jìn)行的。