寧波材料所在全海深本征防污涂層構(gòu)筑方面取得進(jìn)展

2025-03-13 14:09:17來源：中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所閱讀量：1781 評(píng)論

　　隨著海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，海洋工程裝備和基礎(chǔ)設(shè)施也由淺海向深海發(fā)展，污損生物的種類增加，為防污涂料的開發(fā)帶來了更大的挑戰(zhàn)。相比于淺海的大型污損生物附著與累積，以深海細(xì)菌等微生物為主的深海污損生物對(duì)深海裝備服役性能以及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，揭示全海深污損形成機(jī)制并開發(fā)相應(yīng)的防污材料和技術(shù)至關(guān)重要。

　　中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋關(guān)鍵材料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室苛刻環(huán)境材料耦合損傷與延壽團(tuán)隊(duì)在薛群基院士和王立平研究員的指導(dǎo)下，盧光明高級(jí)工程師和田澍助理研究員聚焦環(huán)保型防污材料，近年來在有機(jī)硅基防污涂料領(lǐng)域取得了一系列創(chuàng)新成果(Chem. Eng. J., 2019, 370, 1-9; ACS Sustainable Chem. Eng., 2020, 8 (17), 6786-6797; Chem. Eng. J., 2021, 409, 128134; Engineering, 2024, 42, 223-234; Langmuir, 2025, 41 (1), 1037-1046)。

　　近期，團(tuán)隊(duì)在全海深防污涂層開發(fā)方面取得突破進(jìn)展，通過分析全海深連續(xù)增壓環(huán)境對(duì)樹脂材料耐壓抗?jié)B需求，及復(fù)雜污損種類對(duì)涂層高效防污性能要求，在獅子魚皮膚結(jié)構(gòu)及性能啟發(fā)下開發(fā)了可應(yīng)用于最大深度7730米的有機(jī)硅基本征防污涂層，并首次完成涂層深海防污性能的系統(tǒng)表征評(píng)估(圖1)。研究者創(chuàng)新地在高強(qiáng)韌有機(jī)硅結(jié)構(gòu)中接枝具有水合屏蔽作用的磺基甜菜堿鏈段，并交聯(lián)具有本征殺菌作用的呋喃肟酯結(jié)構(gòu)，新的分子結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了全海深環(huán)境下抗生物膜粘附及微生物殺滅性能。

　　4個(gè)月的淺海掛板實(shí)驗(yàn)(寧波29°49′N、122°0′E，水深2米)顯示，該防污涂層可有效抑制淺海中藤壺、貽貝等大型污損生物的粘附，具有優(yōu)異的長效防污性能。在馬里亞納海溝掛樣51天(平均深度5560米，最大深度7730米)后，經(jīng)過對(duì)不同樣品表面進(jìn)行采樣、培養(yǎng)及分析后結(jié)果顯示，相比于金屬(不銹鋼)和非金屬(亞克力/聚四氟)構(gòu)件，該防污涂層表面沒有活細(xì)菌粘附，并且掛樣后的涂層表面狀態(tài)沒有可見的變化且仍然具有100%的殺菌性能(圖2)。淺海4個(gè)月及深海51天的掛樣實(shí)驗(yàn)及后續(xù)分析驗(yàn)證了該涂層在全海深環(huán)境下的高效本征防污性能。

　　研究成果以“A Lion?sh-Skin-Inspired Intrinsic Antifouling Coating for Full-Ocean-Depth up to 7730 Meters”為題發(fā)表在Small(DOI：10.1002/smll.202410208)期刊上。寧波材料所王立平研究員與盧光明高級(jí)工程師為共同通訊作者，田澍助理研究員為第一作者。該研究獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

圖1 獅子魚皮啟發(fā)的全海深本征防污涂層設(shè)計(jì)

圖2 涂層在馬里亞納海溝掛樣51天后防污性能表征評(píng)估

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