海洋生物污損( marine fouling)是指海洋中的動物、植物或微生物在海洋結構物表面附著、定殖、生長、腐蝕的過程，該過程會造成船舶、海洋監測儀器、海底管道、海上及濱海構筑物的腐蝕。
海洋生物污損主要由微生物腐蝕和生物附著造成，污損不僅會增加船體的質量和表面粗糙度，增加摩擦力帶來額外的燃料消耗；還會減小跨海大橋、海底管道及海上構筑物的強度，甚至降低海洋監測設備的精度，導致海洋監測數據的失真。
此外，由于船舶具有遠距離運輸的特點，附著微生物會隨著船只的航行遷移至其他地方，對當地生態平衡構成沖擊，引發外來物種入侵的風險。
研究表明，每年由于海洋污損造成的直接經濟損失高達4400 億美元，因此海洋污損事件是政府、公眾和學界共同關心的議題。
圖“瓦良格”號污損清理前后圖
近年來，人們從微觀和宏觀兩個角度對污損問題進行了大量研究。
從微觀角度看 一部分微生物在材料表面附著的過程中會產生胞外分泌物（EPS）與微生物一起形成微生物膜（biofilm）。膜內的pH值、溶解氧、氧化還原電位、溫度、鹽度等理化條件與周圍環境有很大的差別，為微生物的生長繁殖提供了良好的環境［11］，吸引海洋藻類、孢子、幼蟲等積聚在條件膜表面進一步生長、發育與富集，并促進大型海洋生物藤壺、貽貝等定殖于結構物上，從而形成牢固的堆積狀結構。
從宏觀角度看 海洋中廣泛存在的殼類（藤壺、貽貝、苔蘚蟲類）、軟體類（細菌、藻類、被囊類）污損生物，在船舶下水后很短時間內就憑借各種各樣的方法向船體表面附著。
藤壺類通常是先分泌出一種疏水蛋白質，通過半胱氨酸鍵附著到船體表面；貽貝類往往是通過觸角分泌足絲粘附在船體表面，這些足絲大部分是膠原蛋白構成，同時還具備一些親水的多酚類粘附蛋白；硅藻會通過分泌中性或酸性的多糖黏液實現附著。
圖部分污損生物尺寸分布及主要附著機制
美國伍茲霍爾海洋研究所根據鹽度、透明度、溫度和微量營養素上不同，將世界海洋劃分為十二個區域，不同區域的污損生物的分布都有很大的差異，所以單一的疏水/親水基防污涂層無法實現全面防護。
世界海洋中的12個污損區域（伍茲霍爾）。1=北冰洋；2=北太平洋；3=北大西洋和北海；4=波羅的海；5=南太平洋；6=下加利福尼亞，包括加利福尼亞灣；7=墨西哥灣和加勒比海；8=大西洋中部；9=地中海；10=南大西洋；11=印度洋；12=南極洲。
海洋生物通過分泌各種粘液，浸潤船體表面的涂層，隨后吸附并擴散進入涂層內部，從而形成粘附。
粘附主要通過化學鍵合、機械鎖合、靜電作用、擴散機制這四種機制中的一種或多種實現牢固粘附，要想使污損生物脫附，就要破壞這些結合機制。從斷裂力學的角度來看,要將生物層和涂層剝離，臨界的剝離力Pc與涂層的一些性質有關（Kendall (1971)）：
其中，t為膜厚，r為接觸半徑，K為彈性模量，Gc為格里菲斯斷裂能（與涂層的表面能正相關）。
從公式中可以看出，生物層與涂層的剝離力與涂層的表面能和彈性模量呈現正相關，與涂層厚度呈現負相關，越小的表面能、越小的彈性模量和越厚的涂層，所需要的剝離力就越低，越容易從涂層上脫落。
上述公式中描述的參數是在防污涂層設計時需要考慮的影響因素，在實際去除污損的時候，會在涂層中加入一些有毒物質，或是降低涂層表面能（低表面能涂層），或是連帶著污損生物一起脫落（自拋光涂層）。除涂層外，也會采取一些輔助方法去除污損生物，常用的有電解防污和動力工具去除的方式。
電解防污 電解防污是通過電解產生一定濃度的殺滅污損生物物質（次氯酸根、銅離子等），需要在封閉或半封閉的場景中應用。
動力工具去除 以往的動力工具由人員攜帶下水清理，現在以發展出水下機器人替代人工作業。水下機器人通過電動刷或高壓水的方式，主要在船舶靠港時候進行清理作業，但水下機器人需要在一定可視范圍內進行作業，在黃海、東海部分海域海水渾濁，水下能見度很差，就很難進行機器人清理作業。此外，對于已經牢固附著的污損情況，清理時會將面漆也一同破壞，需要后續的面漆修補操作。
上海船舶工藝研究所一直秉持數字化、綠色化的發展理念，堅持高長效防腐防污技術在極深極遠極熱極寒等嚴酷海洋環境下發展方向，長期致力于數字化工藝設計、苛刻海洋環境工程材料蝕損機制研究及檢驗遴選、長效防腐防污關鍵技術與裝備研發及規模化應用。現已開發“揭帖式防污衣”、“石墨烯系高效防污涂層”、“船用電解防污設備”等防污技術與裝備。
圖為水下清理機器人
目前，尚未發現與海洋生物完全不結合的表面。數萬年的進化給這些生物配備了粘合器官、物質和技術，使它們能夠生活在任何它們遇到的表面上。我們只能通過最大限度地減少界面粘接能，并促進和加速污損粘著的失效來實現防污。
在通過涂層進行防污應用時，涂層的彈性模量和厚度對界面的強度有著決定性的影響，根據污垢與涂層界面斷裂力學分析，具有低彈性模量和低表面能的厚涂層能夠使表面的污損更易去除。
