一種基于聚二甲基硅氧烷 - 聚氨酯（PDMS-PU）和石墨烯 / 二硫化鎢的新型超疏水納米復(fù)合材料，在不使用生物殺滅劑的情況下，展現(xiàn)出強(qiáng)大的防生物附著、防腐蝕性能和機(jī)械耐久性。
研究背景與材料設(shè)計(jì)
近期發(fā)表于《有機(jī)涂層進(jìn)展》（2025 年 3 月，第 200 卷）的一項(xiàng)研究中，研究人員開發(fā)了用于海洋防生物附著應(yīng)用的無毒超疏水納米復(fù)合涂層。該新型材料以聚二甲基硅氧烷 - 聚氨酯（PDMS-PU） 為基質(zhì)，填充負(fù)載二硫化鎢（WS2）納米棒的氧化石墨烯（GO）納米片。GO-WS2雜化結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)表面粗糙度和分散性，進(jìn)而提升疏水性和抗生物附著能力。
研究團(tuán)隊(duì)采用改良Hummers法和表面活性劑輔助水熱法制備納米雜化材料，再通過超聲震蕩將納米填料超聲共混到聚合物基質(zhì)中，使 GO-WS2顆粒在涂層中均勻分布，形成分層微 / 納米粗糙表面。含 2.5 wt%填料 的納米復(fù)合材料因結(jié)構(gòu)化表面截留空氣，展現(xiàn)出150°水接觸角、20.4mN/m表面自由能及優(yōu)異超疏水性。
生物應(yīng)力下的優(yōu)異防附著與防腐性能
研究人員在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中對(duì)四種常見海洋微生物（根瘤庫克菌、熒光假單胞菌、煙曲霉和白色念珠菌）進(jìn)行了 30 天的附著測試。結(jié)果顯示，含2.5 wt% 填料的 PDMS-PU/GO-WS2納米復(fù)合材料表現(xiàn)出最低的微生物粘附率和表面降解率，性能優(yōu)于其他配方。
除生物防護(hù)性能外，該涂層還具有高機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性，適用于嚴(yán)苛海洋環(huán)境下的長期使用。其無生物殺滅劑的特性為傳統(tǒng)依賴有毒添加劑的防生物附著策略提供了環(huán)保替代方案。
參考文獻(xiàn)
Selim, M. S. 等，《填充石墨烯 / 二硫化鎢納米棒的無毒硅氧烷 - 聚氨酯納米復(fù)合材料作為分層超疏水海洋防生物附著表面》，《有機(jī)涂層進(jìn)展》，第 200 卷，2025 年 3 月，108987 頁。
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