海洋生物污損是全球海洋工業(yè)設(shè)施面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，因?yàn)樗粌H會(huì)降低船舶的速度，還會(huì)增加燃料消耗，并導(dǎo)致高昂的維護(hù)成本。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，防污涂料因其方便、高效和經(jīng)濟(jì)性，已成為減輕船舶水下表面生物污損的關(guān)鍵策略。海洋防污技術(shù)發(fā)展迅速，從傳統(tǒng)的重金屬殺菌涂料發(fā)展到廣泛采用的無錫自拋光涂料。然而，這兩種涂料都有可能釋放重金屬，從而對(duì)環(huán)境構(gòu)成威脅。因此，開發(fā)不依賴殺生劑的新型綠色防污涂料，已成為一個(gè)重要的研究方向。污損釋放涂料（FRC），如有機(jī)硅和氟涂料，通常由環(huán)保、高效且經(jīng)濟(jì)的材料制成。這些涂層不含殺生劑，通過其自清潔性能和低表面能特性實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的防污性能。其中，聚二甲基硅氧烷（PDMS）因其較大的Si-O鍵角和鍵長而被廣泛使用，這賦予了涂層耐磨性和柔韌性。其結(jié)構(gòu)中的甲基具有疏水性，使得污染物難以附著在有機(jī)硅涂層上，并且在水下流動(dòng)剪切力的作用下被輕易清除。然而，F(xiàn)RC 涂層存在機(jī)械強(qiáng)度不足和靜態(tài)防污性能有限等局限性，這限制了其使用壽命和適用性。

海洋生物污損的初始階段通常以在材料表面形成生物分子條件膜為標(biāo)志，該膜主要由蛋白質(zhì)和多糖組成。這種動(dòng)態(tài)界面層不僅改變了表面的物理化學(xué)性質(zhì)，為細(xì)菌附著提供了結(jié)合位點(diǎn)，也為后續(xù)的污損生物的附著奠定了基礎(chǔ)。關(guān)于污損生物的附著機(jī)制，具有超親水特性和三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠材料能夠吸收大量水分，形成膨脹的水合層。這種動(dòng)態(tài)界面屏障有效抑制了蛋白質(zhì)和多糖分子的初始吸附，從而在早期階段阻止了海洋生物污損的發(fā)生。同時(shí)，通過持續(xù)的表面水合作用減少了微生物界面相互作用力，從而顯著提高了防污性能。水凝膠可分為天然和合成兩大類。天然水凝膠具有優(yōu)異的生物降解性和生物相容性，但通常機(jī)械強(qiáng)度較低。與天然水凝膠相比，基于聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇（PVAL）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚丙烯酸（PAA）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）合成水凝膠具有更強(qiáng)的水合能力、更高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性以及更低的成本。由于其主鏈結(jié)構(gòu)中氧原子的高極性，PEG水凝膠表現(xiàn)出高親水性、強(qiáng)水合能力、優(yōu)異的機(jī)械性能和低成本，使其在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

然而，PEG涂層的高水溶脹率導(dǎo)致穩(wěn)定性降低和機(jī)械強(qiáng)度減弱。因此，一個(gè)潛在的解決方案是將PEG基材料與疏水材料結(jié)合，形成一種兩親性體系，以調(diào)節(jié)表面相互作用并控制吸水性。通過將水凝膠與有機(jī)硅結(jié)合，可以有效減輕水凝膠過度溶脹帶來的不利影響。同時(shí)，水凝膠堅(jiān)固的交聯(lián)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了有機(jī)硅的機(jī)械性能，從而提高了材料的整體性能和耐久性。

為了進(jìn)一步提高兩親性水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度和防污性能，在水凝膠涂層中加入納米粉末是一種有效的策略。研究證實(shí)，將熒光材料的熒光特性融入涂料中能夠有效抑制污損生物的附著。具體而言，不同波長的光會(huì)影響硅藻的葉綠體和結(jié)構(gòu)完整性。熒光粉在黑暗條件下能夠持續(xù)發(fā)出余輝，從而干擾海洋生物的附著。

長余輝熒光粉（LAP）是一類具有出色光吸收、儲(chǔ)存和發(fā)射性能的先進(jìn)功能材料。將長余輝熒光粉添加到聚合物中，可以賦予涂層熒光性能。長余輝熒光粉可以直接分散到涂層中，即使在固化后也能保持熒光強(qiáng)度。此外，它是一種環(huán)保粉末，還可以利用自然光而無需消耗其他能源進(jìn)行補(bǔ)充。在這些熒光粉中，硅酸鹽基熒光粉表現(xiàn)出強(qiáng)大的耐化學(xué)性、優(yōu)異的余輝性能、抗紫外線輻射性和防水性。因此，硅酸鹽長余輝熒光粉更適合海洋環(huán)境。此外，LAPs 還能夠賦予涂層持久的防污效果。

近期，大連海事大學(xué)齊育紅團(tuán)隊(duì)采用物理混合法，成功制備了一種聚乙二醇（PEG）水凝膠改性的有機(jī)硅熒光涂層。

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