浙江大学詹晓力、张庆华研究团队长期致力与抗粘附自清洁材料的基础与应用研究，最近在浙江省重大科技专项《环保型低表面能有机氟硅防除海洋生物污损涂料树脂》支持下，在防除海洋生物污损涂层领域取得进展，他们巧妙地将环保型抗菌剂修饰到含氟聚合物上，并引入具有反应活性的聚脲醛（poly（urea-formaldehyde），PUF）弹性纳米粒子，经过异氰酸酯交联后得到一种具有微/纳复合结构的超疏水抗菌涂层（Journal of Materials Chemistry A. 2017, 5, 275-284）。

    该涂层的水接触角可达160°以上，滚动角低于2°，表现出极佳的自清洁性和疏液性，兼具低附着力和杀菌的性能，对大肠杆菌（E.coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的杀菌率可达99%，可抑制微生物在上面附着和生长，在医疗器械、海洋防污领域等具有广泛的应用前景。

    图一：所制备多功能抗污涂层的自清洁性能（左上）、抗菌性能（左下）、疏液性和基材多样性（右）

    除此之外，课题组还开发出一种简单、高效制备仿猪笼草超光滑SLIPS自清洁涂层的方法。他们采用一步溶胶？凝胶法，将正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷以及辛基三乙氧基硅烷水解缩合制备纳米结构的杂合基材，经灌注一种硅油后制备出仿猪笼草的超光滑表面（Applied Materials& Interfaces. 2016, 8（50）： 34810-34819）。

    这种由硅油所形成的液膜覆盖的理想光滑表面具有极为优异的抗粘附和自清洁功能，内交联的网状基材以及纳米尺度的粗糙结构所形成的毛细作用力增强了硅油在基材中的稳定性，在强剪切力、高温蒸发以及长期水流冲刷下可保持长效的超光滑性能。

    其特殊的动态液体界面层具有优异的抗生物粘附性能和污损释放性能，相对于普通表面而言，表面生物膜覆盖率极低（<1%），表面细菌粘附量下降2个数量级，在强化的稳定性评价实验中仍能够保持优异的抗蛋白与细菌的粘附性能，研究成果为SLIPS材料的海洋防污等领域的工业化应用提供了依据。

    图二：超光滑SLIPS表面的构建（左上）和抗蛋白与细菌粘附性能（右上）

    课题组在多功能防除海洋生物污损涂层领域所取得的研究成果已通过海洋挂板测试，所研发的低表面能抗污涂层于2016年4月至11月（海洋生物生长旺季），在我国东海舟山海域的浮筏上进行了半年以上应用性评价，相对于现有氧化亚铜类海洋防污涂料而言，新开发的多功能海洋防污涂层在防除海洋生物污损效果与稳定性方面均表现出更为优异的性能。该系列成果有望替代现有重金属类和自抛光类海洋防污涂料应用于海洋船舶和军舰上，在解决海洋生物污损的同时不对海洋环境造成破坏。

    图三：所制备的抗污涂层在舟山海域挂板半年的防污效果（左）和现场取样照片（右）

    上述研究工作得到了国家自然科学基金（21676248，21476195）、浙江省自然科学基金（No.Y14B060038）和浙江省重大科技专项（No.2014C13SAA10006）的资助。

    背景信息：

    海洋生物污损（Marine biofouling ）是指海洋中大型和小型生物在人造表面不断富集的过程，是影响海事运输与通讯设施、沿海电厂的一个世界性难题。它对轮船、热交换器、海上钻井和码头、水产养殖以及其他的水下建筑管道都会产生破环作用。以轮船为例，海洋生物污损会造成高的摩擦阻力，导致燃油消耗、维修费用和温室气体排放量的增加，燃油消耗的增加量可达到40%，而航行总费用的增加量可高达77%。一直以来解决海洋生物污损的方法主要依靠重金属离子的毒杀作用，由此也造成了严重的海洋环境的污染。近年来，随着人们对固体表面浸润机理的研究和发现，具有超浸润性能的界面材料，比如超亲水材料、超疏水材料、超光滑SLIPS材料等获得了快速发展，也为防除海洋污损提供了新的解决思路。