郑良，李越凡，赵强，郑靖

基于响应面分析的聚甲基丙烯酸甲酯表面微观生物污损超声防除研究

郑良1，李越凡2，赵强1，郑靖2

（1.齐鲁工业大学（山东省科学院） 海洋仪器仪表研究所 山东省海洋监测仪器装备技术重点实验室，山东 青岛 266061；2.西南交通大学 机械工程学院 摩擦学研究所，成都 610031）

基于Box-Behnken设计和响应面分析，借助表面形貌表征和污损面积占比分析，通过方程拟合和试验验证，探究了超声时间、功率和频率对光学材料聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）表面海洋微观生物污损防除的影响，为超声防污技术在海洋光学仪器水下窗口微观生物污损防除的应用上提供一定的理论依据和数据支撑。以天然海水为介质，采用动态培养的方法构建PMMA表面微观污损，借助激光共聚焦显微镜（CLSM），综合单因素实验和三因素三水平Box-Behnken设计，考察超声时间、超声功率、超声频率对超声防除PMMA表面微观污损的影响规律，通过响应面分析获取超声频率、超声时间、超声功率之间的超声防污交互作用，建立超声参数对防污效果的回归方程，最后结合实际工况给出具有最佳污损防除效果的超声工作参数。防污效果随超声频率的增加而降低，随超声功率和超声时间的增加而提高。相对超声功率和超声时间，超声频率对PMMA表面微观污损防除的影响更显著。回归方程能够很好地预测不同超声参数下的防污效果，可用于不同污损情况下超声工况的选择设计。当超声时间为5 min、超声功率为40 W、超声频率为40 kHz时，海水动态培养96 h后，PMMA表面的微观污损超声防污效果可达到98.63%以上。……