宁波材料所织构化防污涂层研究获进展

　　人类赖以生存的地球约71%的部分为辽阔的大海。人类的活动诸如海洋渔业、海洋交通运输、海盐业、海洋油气开采和运输、海水淡化、滨海旅游等都面临一个共同的困扰——海洋生物污损。海洋生物体在船舶上的附着既增加了船体重量又加重了船体材料的腐蚀，从而增加了不必要的动力消耗。随着污损程度的增大，最终会影响船舶的机动性和战斗性能。此外，生物污损还严重地威胁着海洋设施如仪器仪表、管道阀门等和水产养殖的正常运行和生产。海洋生物污损对经济、环境和生态三方面都带来了负面影响。因此，防除生物污损在经济上和军事上具有非常重要的作用。

　　防除生物污损最有效的方法是涂装防污涂料。传统的有机锡防污涂料因其对海洋生态危害较大，已被国际海事组织禁止。目前市场上具有较好防污效果的海洋防污涂料，主要为含有低毒安全防污剂的涂料和具有低表面能型防污涂料两大类，低表面能主要指有机硅系列和有机氟系列。纯有机硅或有机氟材料虽然具有一定的防污效果，但其缺点也比较明显，如PDMS树脂存在粘结性差、强度低等力学性能方面的缺点，并且固化温度高不便于施工，价格比较昂贵。因此，很有必要对有机硅进行化学改性，以克服上述缺点。

　　中国科学院宁波材料技术与工程研究所乌学东研究团队选用有机硅改性丙烯酸酯作为涂层材料，借鉴海洋生物表皮具有的天然防污特性，在有机硅改性丙烯酸树脂固化的同时通过模板法构筑了三种规则的织构（微/纳凸柱，凹槽和凹坑），系统测定了涂层对丝藻、新月藻和舟形藻三种海洋环境中常见藻类的防污性能，发现：表面织构化可显著提高涂层的海洋防污性能，最佳条件下对丝藻、新月藻和舟形藻附着量可依次降低92%、81%、73%，织构的形状和尺寸都与涂层的防污性能有较强相关性，微/纳凸柱造成的“架桥”，微/纳凹坑形成的“气垫”可有效降低海藻与涂层的附着面积和附着强度，从而可有效降低海藻附着，微/纳凸柱之间区域和凹槽造成的“镶嵌”会明显加重海藻附着，据此建立了织构化形貌、几何参数和藻类吸附表现的构效关系。

　　以上研究结果发表于表面工程领域期刊Applied Surface Science, 311(2014)703-708，已申请国家发明ZL一项（201310223520.4），同时应《中国表面工程》期刊编辑部邀请，基于表面工程设计在环保型海洋防污材料领域中的重要应用，撰写了特邀论文《绿色海洋防污材料的表面构筑研究进展》（2014, 27(5): 14-31）。以上研究工作得到了国家重点基础研究发展“973”计划（2014CB643305）、浙江省创新团队（2011R50006）等项目的资助。