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科学家已经研究了广泛的海洋生物的生物污垢阻力和高水平的污垢去除 ， 并且通常与表面形貌的生长有关 ， 以防止污垢并在污垢时促进其去除 。 附着点理论预测尺寸小于沉降器宽度的微观纹理的沉降较低；当微生物在沉降期间表现出选择时 ， 纹理比沉降器更宽的更高沉降被认为是机制 。 硅藻在疏水表面上具有更高的附着强度 ， 剩余的FRC速度超过30节 ， 有报告称持续定植超过50节 。
斯卡迪诺等人已对其防污性能进行了研究并且已知由于与滞留在液-固界面处的一层空气相关的滑移而表现出降低的粘性阻力 。 然而 ， 超疏水性的丧失是由于所谓的Cassie-Wenzel转变 ， 其中已经表明空气滞留和表面粗糙度状态可以在同一表面上共存 。 此外 ， 空气滞留状态可以在压力或振动等外部刺激下切换到表面粗糙度状态 。 污垢对船体的影响已被广泛审查 ， 包括生物膜的影响、丝状藻类和钙质污垢 。
这些研究表明 ， 污垢会导致阻力显着增加 ， 尽管阻力增加的总体幅度取决于整体污垢类型和覆盖范围 。 船舶水下船体防污涂层的主要作用是最大限度地减少由于限制生物污垢积累的影响而导致的阻力增加 。 有效的涂层对于船舶的航海性能至关重要 ， 因为涂层不足会导致阻力增加 ， 从而导致推进力增加以保持给定速度或在给定输入功率下与液压平滑和无污物相比降低速度船体 。 即使船体没有结垢 ， 某些船体类型的表皮摩擦也可能占总阻力的90% 。
对于中型商船和海军舰艇 ， 例如通常长度为150m的护卫舰和驱逐舰 ， 在巡航速度或接近最大速度时 ， 8–18%的推进力损失归因于成熟的粘液 ， 高达80%的重质钙质沉积物 。 这与最近一篇关于全尺寸船舶阻力和动力预测的论文非常一致 ， 该论文基于实验室阻力测量和边界层相似性定律分析 。 当水流过浸没的固体表面时 ， 称为边界层的速度梯度会在表面和自由流环境流之间的水中形成 。
边界层中流动的水不仅将水生幼虫和颗粒输送到底层 ， 而且还将它们从底层赶走 。 距物体前缘的距离越大 ， 边界层越厚 。 对于船舶 ， 由于结垢和涂层缺陷导致的壁面粗糙度会导致边界层内的湍流和流体混合增加 ， 从而导致湍流和壁面剪切应力增加 ， 这直接与增加的电力需求 。 类似地 ， 宏观表面上的海洋生境中的边界层是湍流的 ， 尽管在任何光滑表面旁边都有一个非常薄的水子层 ， 其中水的粘性会抑制湍流 。
粗糙表面上的凸起会破坏粘性子层 。 湍流边界层中的速度梯度在固体表面处最陡峭 。 当涡流在湍流边界层中旋转时 ， 水及其携带的物质会进出地表 。 水动力也可以引起对幼虫沉降的间接生物效应 。 据报道 ， 藤壶幼虫比在低剪切流中生长的生物膜更紧密地附着在覆盖有既定生物膜的表面上 ， 该生物膜是在表面暴露于高剪切应力时形成的 。 生物污垢对阻力的影响是众所周知的;即使是几十微米的生物膜粘液也可以使光滑管道的摩擦系数加倍 。
【当水流过浸没的固体表面时，速度梯度会在表面和自由流环境流之间的水中形成】然而 ， 鲜为人知的是生物膜如何适应水动力条件 。 细菌生物膜可以在高流量下简化它们的形式以减少阻力这一事实表明了一个适应性过程 。 也有报道说 ， 与在低流量条件下生长的生物膜相比 ， 在高流量条件下生长的生物膜具有更高的储存和损失模量 ， 并且需要施加更大的剪切应力才能将它们从表面上去除 。 结论是在高流量下生长的生物膜比在低流量下生长的生物膜更牢固地粘附并且机械强度更高 。
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