在海洋防污、生物醫(yī)療、柔性電子設(shè)備等領(lǐng)域，均面臨一個共同的難題：生物污損。開發(fā)廣譜抗污涂層成為近年來研究的重要方向。以往防污涂層體系通常含有重金屬或有機(jī)殺生劑，給生態(tài)、環(huán)境帶來不利影響。此外，它們還存在力學(xué)性能差的問題，無法滿足一些特定場景的應(yīng)用。例如，船用螺旋槳由于高沖刷，要求涂層具有高耐磨性；柔性電子設(shè)備由于頻繁使用，對耐磨性、柔韌性提出了更高的要求。然而，開發(fā)高強(qiáng)韌、高透明、廣譜抗污等多功能一體化的涂層極具挑戰(zhàn)性。

最近，華南理工大學(xué)海洋工程材料團(tuán)隊(duì)基于環(huán)氧基抗污性鋯團(tuán)簇（剛性）和氨基超支化聚硅氧烷（柔性），制備了剛?cè)岵?jì)，廣譜抗污的高強(qiáng)韌“聚合物陶瓷”防污涂層（圖1）。

圖1.高強(qiáng)韌“聚合物陶瓷”防污涂層制備路線圖

該涂層通過上述兩類功能單元表面的環(huán)氧和氨基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)制備，工藝簡單，可調(diào)控性高，呈現(xiàn)出超高的透明度（＞99.5% 透光率）。特別是，該體系中的鋯團(tuán)簇賦予涂層“類陶瓷”性質(zhì)，使其具有優(yōu)異的耐磨性、高硬度（7-9 H）以及粘附力；超支化聚硅氧烷賦予涂層“類聚合物”性質(zhì)， 使其具有高柔性（彎曲直徑≤10 mm），可以被彎曲成圓柱形10次以上而不開裂。同時，該體系中的兩性離子組分賦予其優(yōu)異的抗油、廣譜抗菌能力，能有效抑制海洋細(xì)菌和常見致病菌如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的粘附和生長（圖2）。

該工作巧妙地將剛、柔兩類功能單元有機(jī)結(jié)合，通過兩者結(jié)構(gòu)的調(diào)控以及協(xié)同柔性聚合物鏈交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而將高強(qiáng)度和高韌性這兩個相互排斥的關(guān)鍵特性融合在一起，成功制備了兼具高透明、高強(qiáng)韌、廣譜抗污的新型防污涂層，有望在海洋防污、柔性電子設(shè)備等領(lǐng)域得到應(yīng)用。相關(guān)工作以“Transparent Polymer-Ceramic Hybrid Antifouling Coating with Superior Mechanical Properties”為題發(fā)表在Advanced Functional Materials。第一作者為該團(tuán)隊(duì)碩士生陳潤澤，張廣照教授和馬春風(fēng)教授為本文通訊作者。

圖2. 高強(qiáng)韌“聚合物陶瓷”防污涂層性能：a） 高透明性；b） 耐磨性；c） 柔性；d） 抗油性；e） 廣譜抗菌性。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202011145