华中大柳林教授团队 ACS AMI：防腐防污功能一体化水凝胶改性铁基非晶涂层

2023-03-06 来源：高分子科技

如何解决海洋生物污损和腐蚀问题是当前海洋工程领域亟待解决的重要难题。铁基非晶涂层因其优异的耐蚀性能引起广泛关注，但其基本不具备防污能力，限制其在海洋工程领域的应用。水凝胶因环保、成本低、防污性能优异等特点成为近年来最受瞩目的防污材料。因此，有机结合非晶涂层的耐蚀性与水凝胶的防污性能将能实现涂层的防腐防污一体化。

最近，华中科技大学材料科学与工程学院非晶态材料研究室柳林教授团队采用纹理化、表面羟基化和多巴胺中间层等界面工程策略，设计并制备了一种具有良好防污防腐性能的水凝胶改性非晶涂层（简称HAM涂层），并系统研究了其防腐防污性能与机制。

研究发现：经纹理化、表面羟基化和多巴胺中间层等界面工程策略，成功制备出水凝胶改性非晶涂层。通过界面工程，水凝胶涂层与非晶涂层之间的结合强度显著提升，由0.06 MPa提升至0.79 MPa。而纳米二氧化硅颗粒的加入则显著提高了水凝胶涂层的机械强度和耐久性。

图1 界面工程策略显著提升水凝胶与铁基非晶涂层的结合强度和机械性能

在实验室和海洋现场环境测试中，HAM涂层均表现出优异的防污性能，对牛血清白蛋白的抗性为87%，对小新月菱形藻的附着抵抗达到99.8%，对贻贝的抗附着则达到100%。在东海进行为期30天的实海挂板测试，涂层表面没有任何腐蚀和污染。HAM涂层优异的防污性能源自于杀菌剂释放、水化层抗粘附、低模量易脱附的三位一体机制，从海洋生物污染生成的不同阶段进行了全方位的抵抗附着，有着抗蛋白、抗藻类、抗菌的广谱防污能力。同时，HAM涂层中的铁基非晶涂层也提供了优异的防腐性能，使得HAM涂层达成防腐防污功能一体化，在海洋工业领域展现了巨大潜力。

图2 水凝胶改性非晶复合涂层显著降低细菌粘附率

图3 水凝胶改性非晶复合涂层防腐防污功能一体化机制

相关论文以题为“Hydrogel anchored Fe-based amorphous coatings with integrated antifouling and anti-corrosion functionality”近期发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。论文第一作者为华中科技大学硕士生张灵瑜，通讯作者为华中科技大学张诚教授、柳林教授，合作者还包括巴基斯坦空间技术研究所的Yasir副教授、厦门大学冯丹青教授。该研究得到了国家重点研发计划国际合作项目(No. 2021YFE0100600)，国家自然科学基金（51871102；92166130）和湖北省杰青项目（2020CFA086）等项目资助。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c00227

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（责任编辑：xu）

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