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宁波材料所在全海深本征防污涂层构筑方面取得进展
2025-03-13 14:09:17来源：中国科学院宁波材料技术与工程研究所 阅读量：15058 评论
随着海洋经济的快速发展，海洋工程装备和基础设施也由浅海向深海发展，污损生物的种类增加，为防污涂料的开发带来了更大的挑战。相比于浅海的大型污损生物附着与累积，以深海细菌等微生物为主的深海污损生物对深海装备服役性能以及生态环境造成严重危害，揭示全海深污损形成机制并开发相应的防污材料和技术至关重要。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料全国重点实验室苛刻环境材料耦合损伤与延寿团队在薛群基院士和王立平研究员的指导下，卢光明高级工程师和田澍助理研究员聚焦环保型防污材料，近年来在有机硅基防污涂料领域取得了一系列创新成果(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，团队在全海深防污涂层开发方面取得突破进展，通过分析全海深连续增压环境对树脂材料耐压抗渗需求，及复杂污损种类对涂层高效防污性能要求，在狮子鱼皮肤结构及性能启发下开发了可应用于最大深度7730米的有机硅基本征防污涂层，并首次完成涂层深海防污性能的系统表征评估(图1)。研究者创新地在高强韧有机硅结构中接枝具有水合屏蔽作用的磺基甜菜碱链段，并交联具有本征杀菌作用的呋喃肟酯结构，新的分子结构增强了全海深环境下抗生物膜粘附及微生物杀灭性能。
4个月的浅海挂板实验(宁波29°49′N、122°0′E，水深2米)显示，该防污涂层可有效抑制浅海中藤壶、贻贝等大型污损生物的粘附，具有优异的长效防污性能。在马里亚纳海沟挂样51天(平均深度5560米，最大深度7730米)后，经过对不同样品表面进行采样、培养及分析后结果显示，相比于金属(不锈钢)和非金属(亚克力/聚四氟)构件，该防污涂层表面没有活细菌粘附，并且挂样后的涂层表面状态没有可见的变化且仍然具有100%的杀菌性能(图2)。浅海4个月及深海51天的挂样实验及后续分析验证了该涂层在全海深环境下的高效本征防污性能。
研究成果以“A Lionfish-Skin-Inspired Intrinsic Antifouling Coating for Full-Ocean-Depth up to 7730 Meters”为题发表在Small(DOI：10.1002/smll.202410208)期刊上。宁波材料所王立平研究员与卢光明高级工程师为共同通讯作者，田澍助理研究员为第一作者。该研究获得了国家重点研发计划等项目的资助。
图1 狮子鱼皮启发的全海深本征防污涂层设计
图2 涂层在马里亚纳海沟挂样51天后防污性能表征评估
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