近日，东北大学材料科学与工程学院王福会教授团队徐大可教授课题组针对上述问题，受到天然微生物的自调节定植过程的启发，首次提出利用比表面积大、表面化学可调、界面粘附性强的生物被膜框架制备超滑涂层的新思路。相关内容以“Harnessing Biofilm Scaffold for Structurally Adaptative Slippery Surfaces with Integrated Antifouling and Anti-Corrosion Properties”发表于国际权威期刊Angewandte Chemie。东北大学李祥宇特聘研究员和材料学院硕士生张润晴为共同第一作者，徐大可教授、李祥宇特聘研究员、崔苗苗副教授为共同通讯作者，东北大学为第一完成单位和唯一通讯单位。

  鉴于“取之海洋，用之海洋”的理念，研究人员合理选择了具有优异成膜能力的海洋嗜中温黏着杆菌，制备出一种环保、高粘附、柔性的新型自适应超滑涂层。与传统需要表面预处理的涂层不同，自生长可控的生物被膜不受基底材料的种类与形貌的限制，按需组装形成高稳定的微纳米结构框架，作为疏水润滑油的纳米储存器。这种可再生的生物被膜材料可实现涂层的放大和可持续生产。由此产生的光学透明和高度柔韧的超滑涂层表现出优异的自清洁性能，可有效排斥水性和油性污染液体。更重要的是，嗜中温黏着杆菌致密的生物被膜结构具有独特腐蚀抑制性能，通过与超滑界面的协同作用，实现对于包括蛋白质、细菌、藻类在内海洋污损生物的广谱防污，并有效抑制金属材料的腐蚀过程。该研究不仅为基于防腐生物被膜的功能材料研究提供了独特的视角，而且为自适应、可定制生物被膜在能源和环境领域的潜在应用提供了启示。

图1. 基于生物被膜自适应框架的超滑防污防腐涂层（TM@SLIPS）。

图2. TM@SLIPS的制备过程与形貌组成表征：a) 涂层制备流程图；b-d)防腐微生物（T. mesophilum D-6）与腐蚀性微生物（S. oneidensis）的成膜能力差异；e) 涂层不同制备阶段的AFM图像；f) 硅烷化后的T. mesophilum D-6的TEM图像及EDS分析；g-i) 涂层的表面化学组分分析。

图3. TM@SLIPS光学特性与超滑性能：a-b) TM@SLIPS的高透明度；c) 生物被膜厚度对涂层的浸润性影响；d) TM@SLIPS在不同倾斜角度、不同体积下的水滑动速度；e) TM@SLIPS对不同液体均表现出优异的超滑性能；f-g) TM@SLIPS的基底普适性。

图4. TM@SLIPS的多尺度普适、放大应用：a) TM@SLIPS对不同污染液体的广泛自清洁特性；b-d) TM@SLIPS的拓扑性能普适性；e) TM@SLIPS在受限空间的应用性；f) TM@SLIPS的可定制功能；g) TM@SLIPS具有出众的柔性； h) TM@SLIPS的放大制备。

图5. TM@SLIPS的防腐性能评估：a-b) 涂层有效抑制不同极端环境下的腐蚀行为；c-h) 基于防腐生物被膜的超滑涂层具有更优异的微生物腐蚀抑制效果。

图6. TM@SLIPS的防污性能评估：a-c) 抗蛋白黏附性能；d-e) 抗细菌黏附性能；f) 抗海洋微藻性能及其在渔网防污展示。

  以上工作获得了国家杰出青年科学基金、国自然青年科学基金、中国博士后创新人才支持计划、中国博士后科学基金面上项目、辽宁省自然科学基金科研启动项目、海洋关键材料全国重点实验室开放基金、广东省基础与应用基础研究基金海上风电联合基金、海洋涂料国家重点实验室开放课题、中央高校基本科研业务项目的支持。

作者简介：

  徐大可，东北大学材料科学与工程学院教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。主要从事金属材料的微生物腐蚀行为、机理和防治的相关研究及抗菌金属材料和海洋防污涂层的研发。以第一作者或通讯作者发表高水平论文160余篇，其中4篇入选ESI热点论文，12篇入选ESI高被引论文：总引用13500余次，H因子65，已发表论文包括Nature Reviews Microbiology、Advanced Materials、Angewandte Chemie、Advanced Functional Materials和CorrosionScience等。入选2021全球顶尖前10万科学家榜单、全球前2%顶尖科学家2020-2024榜单以及爱思唯尔高被引学者2023和2024榜单。主持国家自然科学基金委国家杰出青年科学基金项目，国家自然基金委联合重点项目(2项)、973专项服务课题、国家重点研发计划课题、教育部项目基本科研业务费交叉融合重点项目等科技部、基金委、企业项目30多项，总经费超过4000万元。已授权1项PCT国际专利和15项国内专利。