慧正資訊：海洋工程裝備與水下設(shè)施長期處于復(fù)雜生物環(huán)境中，面臨微生物污損引發(fā)的性能衰退、運(yùn)維成本上升及安全隱患等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)防污技術(shù)依賴高毒性殺菌劑，雖具短期防護(hù)效果，卻容易造成嚴(yán)重的生態(tài)污染問題。以水凝膠、有機(jī)硅和可降解聚合物為代表的環(huán)保防污材料雖展現(xiàn)出界面低黏附優(yōu)勢，但存在動(dòng)態(tài)環(huán)境適應(yīng)性差、靜態(tài)防污效率低及長效抑菌能力不足等瓶頸，因此開發(fā)高效環(huán)保型長效防污涂層具有重要意義。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所苛刻環(huán)境材料耦合損傷與延壽團(tuán)隊(duì)聚焦新型防污材料研發(fā)，前期在自更新涂層體系構(gòu)建（Mater. Horiz., 2024, 11, 4438-4453; J. Colloid Interface Sci. 2023, 629, 496-507; Prog. Org. Coat. 2024, 186, 108075.; Adv. Mater. Interfaces 2022, 9, 2101920）方面取得進(jìn)展。近日，團(tuán)隊(duì)通過集成污損釋放、污損抵抗、動(dòng)態(tài)殺菌及界面自更新四維防護(hù)機(jī)制，研發(fā)出可降解有機(jī)硅水凝膠多元協(xié)同防污涂層。

研究人員采用溶膠-凝膠法結(jié)合動(dòng)態(tài)席夫堿化學(xué)，實(shí)現(xiàn)聚乙二醇（PEG）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、對(duì)苯二甲醛（TPE）及肉桂醛（CAL）四元體系可控共聚。通過分子鏈柔性Si-O骨架與動(dòng)態(tài)可逆共價(jià)鍵的協(xié)同作用，構(gòu)建出兼具機(jī)械柔韌性、可控降解性及表面自更新能力的智能防污界面。涂層表面的水觸發(fā)降解可實(shí)現(xiàn)TPE與CAL的可控釋放，形成持續(xù)表面自更新-污損抑制協(xié)同效應(yīng)，兩親性聚合物的原位富集使涂層界面具備污損粘附阻抗與污損釋放雙重特性。優(yōu)化涂層可實(shí)現(xiàn)98.8%的殺菌率及99.8%的抗生物粘附效率，理論防污壽命可達(dá)5.5年（200 μm厚度），展現(xiàn)出高效、長效的防生物污損能力。

本研究通過分子設(shè)計(jì)創(chuàng)新與多功能集成，建立了動(dòng)態(tài)防污界面構(gòu)建新方法，為海洋裝備防護(hù)、醫(yī)療器械抗菌等領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)支撐，相關(guān)成果以“Constructing Self-Renewing Silicone-Hydrogel Hybrid Coatings with Integrated Fouling Resistant/Release/Killing Mode toward Superior Biofouling Defense”為題發(fā)表于SMALL期刊（DOI: 10.1002/smll.202504089），嚴(yán)明龍助理研究員為論文第一作者兼通訊作者，趙文杰研究員為共同通訊作者，得到了國家自然科學(xué)基金（52103133、52105230）、浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023C03013、2022C01183）、寧波市科技創(chuàng)新2025重大項(xiàng)目（2020Z053）的支持。

圖1 可降解有機(jī)硅水凝膠防污材料示意圖