|
& }. J6 \; t' _, }- Q& T9 V% X
4 \* Y0 _ `+ N& T
海洋生物污损是指微生物、藻类和动物在浸没于海水中的结构体表面上的不利积累。它的形成过程是浸入水后先在表面形成条件膜，再构成生物膜，最后形成海洋污损生物群落，引起生物污损现象。生物污损对人类从事海洋开发生产活动危害巨大。生物污损会增加船舶的航行阻力、加速金属腐蚀、阻塞冷却管道、影响设备功能、增加营运费用等，并造成温室气体排放量增加。据不完全统计，我国每年由于污损生物造成的各类经济损失高达1000亿元。海洋防污材料相关技术已经成为制约我国海洋经济发展、海防安全的可靠性与未来的深海勘探的诸多瓶颈之一。传统有机锡类防污涂层因影响生态而被禁用，水解自抛光防污涂层也伴随着防污剂或其他毒料的释放，防污树脂的溶出还会在海洋中形成微塑料，发展环境友好的长效低表面能海洋防污材料是未来的重要方向。近期，浙江大学张庆华/詹晓力教授研究团队提出一种结合物理趋避、接触抑菌和污损脱的多机制协同防污机制，通过附将7-氨基-4-甲基香豆素引入有机硅聚氨酯种，这种基于荧光趋避、接触抑菌以及低表面能协同作用的海洋防污材料尤其适用于海洋静态装备的抗污需求。7-氨基-4-甲基香豆素由于其苯并吡喃酮环而具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒等生物活性，且具有抑制微生物生长、影响微生物胞外多聚物（EPS）和代谢产物分泌的功能。在海洋环境中，阳光的紫外波段在海水中有较强的投射性，相关研究表明，海水深度下降1 m，375 nm的紫外线强度降低5 %，而7-氨基-4-甲基香豆素在该波段具有好好的荧光响应，被激发的荧光可抑制硅藻等初级生物的污染。通过将7-氨基-4-甲基香豆素接枝的PDMS引入聚氨酯体系中，在涂装过程中形成自分层效应，低模量/低表面能有机硅链段携带香豆素一同迁移到表面，形成富积，聚氨酯结构则可以促进与基材的粘结强度。通过实验室评价和海洋挂板测试表明，所设计的多机制协同抗污涂层具有优异的抑菌与防污性能，为环境友好型长效动态与静态防污策略带来了新的启示，可望应用于海工装备、海洋牧场、海上风电/核电等防污领域的。该成果近期以“ Enhanced antifouling strategy with a strong synergistic effect of fluorescent antifouling and contact bacteriostasis using 7-amino-4-methylcoumarin”为题，发表在Chemical Engineering Journal （https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127676 ）上。
4 r# H; A& B7 Y
' O( Y! }. h: R0 k" \( H 图1 （A）荧光防污和接触抑菌协同作用示意图。（B）含硅聚氨酯软段对涂层表面粗糙度的调控。（C）涂层自分层特性：上下表面Si/N原子比值 a， a根据EDS测定了原子比的实际值。（D）涂层水接触角。（E）涂层吸光度与紫外吸收谱图。（F）在365 nm紫外光下的荧光响应。
& m9 l* r# ^4 e3 w+ o9 G4 z7 L: Q 3 _; m. z/ a) ~6 N5 U. |, M& u
图2 （A）涂层粘附力测试：横向搭接剪切与纵向拉拔测试（B）粘附力测试结果（C）涂层抗菌性能测试（D）涂层抗藻类测试显微图像（E）涂层抗藻类定植覆盖率（F）实海挂板测试结果。
: P8 H3 _0 F7 l
' P6 W+ Q- D, f+ T% S) n 图3环保型海洋防污涂料的中试生产，以及课题组海洋防污研究团队进行静态浮筏挂板测试与实船涂装海试验证。张庆华/詹晓力教授所在的界面功能材料研究团队长期从事仿生超浸润涂层材料、氟硅聚合物材料、海洋防护材料、新能源电池材料（聚合物电解质、隔膜、粘结剂等）研究，开发了一系列新型仿生表界面功能材料，基于多尺度结构的构筑与调控，提出了多机制协同抗污新概念，发展了系列新型智能与可控抗粘附表面，实现了材料表界面性能的显著提升以及应用领域的拓展，实现了在自清洁涂料、织物整理、医疗防护、海洋防污、锂电池等领域的产业化应用。近年来尤其在探索和开发环保型高性能海工装备防污材料体系研究领域取得显著进展，通过开展海洋装备服役环境和典型部件静/动态污损状况分析，以及新型自身具有多机制协同效应的防污树脂关键材料分子结构设计与制备研究，突破了环保型防污材料研制、防腐防污涂层配套体系等关键技术。完成包括国家自然科学基金重点、国防重点基金、浙江省重大科技专项等项目30余项；在 AIChE J; Chem Eng Sci; Adv Energy Mater; Chem Comm; JMCA; J Membr Sci; Chem Eng J；Nano Energy; Nano-Micro Letters等期刊发表SCI文章200余篇，获授权发明专利60余项。目前张庆华/詹晓力教授所在的界面功能材料研究团队已入驻浙大衢州研究院特种聚合物研究所，现招聘全职事业编制研究员与副研究员（应届或者往届博士）4-5名，欢迎青年才俊加盟，共同开展特种功能树脂、高端化学品、表界面涂层材料等领域的基础与工程化应用研究，具体招聘信息详见本公众号链接（浙江大学衢州研究院界面功能材料创新团队诚聘青年才俊）。
( r! i# `1 M0 O1 w" X& }
- O+ C0 j( W; y3 ?% H
$ a- C( ]( t4 d# r7 i2 k$ ~* q 来源：高分子科学前沿 - ?6 F& P' C; L$ K
声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！ / F1 J& i1 ~% }, J
: {7 C0 G8 d+ d' p6 P
, f, J* ], `# w: x/ A2 L # D( n2 G$ C' y9 b5 M6 \
& r+ c, _/ m' _2 D2 o
投稿模板： 单篇报道：上海交通大学周涵、范同祥《PNAS》：薄膜一贴，从此降温不用电！ 系统报道：加拿大最年轻的两院院士陈忠伟团队能源领域成果集锦 历史进展：经典回顾| 聚集诱导发光的开山之作：一篇《CC》，开启中国人引领世界新领域！
, q8 T) u) d! g# a5 S1 K' b' X( k# s8 Y* A- W, {: }! p3 ^" d' w
2 w! ~% U3 D* o2 E- i( j# s0 }4 G" J3 h- w; H9 S. I: T
- k- d1 ~( {9 U9 Z: O: s% k* M. j6 x
| 
