海洋微生物、動植物在海洋設施表面的粘附、生長形成海洋生物污損，它給海洋工業(yè)和海洋工程裝備帶來嚴重影響。海洋防污是一個與能源、環(huán)境、國防等國家重大戰(zhàn)略需求相關(guān)的課題。由于海洋環(huán)境的復雜性和污損生物的多樣性，海洋生物污損的防治一直是一個國際性難題。

    華南理工大學海洋工程材料團隊面向國家海洋經(jīng)濟戰(zhàn)略需要，針對海洋工程裝備和船舶在海洋環(huán)境下的腐蝕和生物污損問題，長期從事海洋防護高分子材料的基礎及應用研究。最近，該團隊應Soft Matter期刊邀請在“2019 新興科學家專刊”撰寫綜述論文“Dynamic surface antifouling: mechanism and systems”，該論文以Back Cover形式被亮點報道（第一作者為謝慶宜博士，通訊作者為馬春風教授和張廣照教授）。該綜述系統(tǒng)總結(jié)了團隊過去十余年在海洋防污領(lǐng)域的工作，重點介紹了他們在國際上最早提出的“動態(tài)表面防污”理論 （Dynamic Surface Antifouling, DSA），即不斷變化的表面可有效抑制污損生物的粘附。該策略與呂氏春秋中 “流水不腐 ,戶樞不蠹”有著相近的內(nèi)涵。

圖1. 動態(tài)表面防污策略示意圖

    該綜述還詳細介紹了團隊基于“動態(tài)表面防污”策略發(fā)展的系列生物降解高分子基防污材料，包括聚酯-聚氨酯、改性聚酯以及聚（酯-丙烯酸酯）等。該系列材料具有獨特的主鏈降解性，在海水中能形成不斷變化的動態(tài)表面，避免污損生物附著的同時，使防污劑緩慢釋放，實現(xiàn)協(xié)同、長效防污。此外，該材料降解產(chǎn)物為無毒的小分子，可避免海洋微塑料污染。該體系具有環(huán)境生態(tài)友好、動靜態(tài)防污性能優(yōu)異等優(yōu)勢，是對傳統(tǒng)防污材料的重要革新。

圖2. 生物降解高分子與傳統(tǒng)自拋光共聚物防污原理的區(qū)別

    特別是，該綜述還著重介紹了團隊發(fā)展的主鏈降解-側(cè)鏈水解型防污減阻一體化材料 （雙解自拋光，DSPC），該材料不僅具備傳統(tǒng)自拋光樹脂的水解性側(cè)基，還具有可降解的主鏈結(jié)構(gòu)，能有效地協(xié)調(diào)側(cè)基的水解性和聚合物的溶解性，成功突破了傳統(tǒng)自拋光防污涂料拋光速率調(diào)控性差，靜態(tài)防污效果不理想等局限，是繼傳統(tǒng)自拋光聚合物和生物降解高分子之后的新一代海洋防污材料。該團隊已根據(jù)各類應用場景實現(xiàn)該材料的系列化，包括主鏈降解型硅烷酯/鋅/銅樹脂、超支化鋅樹脂、可控拋光兩性離子樹脂等。相關(guān)技術(shù)已獲得美國、PCT和中國發(fā)明專利授權(quán)20余項，并成功實現(xiàn)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。

    目前，上述材料已在國內(nèi)外20多家船舶涂料公司推廣使用，被廣泛應用于遠洋船、海監(jiān)漁政船及漁船等百余艘船舶上， 打破了美國、歐盟、日本等發(fā)達國家對該領(lǐng)域的長期技術(shù)壟斷，為開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能防污涂料，加快我國海洋工程裝備和船舶防污技術(shù)發(fā)展有著推動作用和重要的經(jīng)濟意義。

圖3. 海洋防污材料發(fā)展歷程、雙解自拋光防污材料海洋實驗及整船應用

    論文鏈接：

    https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2018/sm/c8sm01853g

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責任編輯：韓鑫

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