為幫助美國海軍解決船舶生物污損問題，麻省理工大學(xué)的一名副教授及其團(tuán)隊設(shè)計了一個方法讓水凝膠與高彈體（諸如硅樹脂或者天然橡膠）混合，讓防污涂漆更好、更長久地粘合在船體上。

    單個的、小的藤壺對巨大的美國海軍艦船無法構(gòu)成威脅。但是，當(dāng)它們大量地聚集在船體上時——這一自然現(xiàn)場被稱作生物污損——這些粘性的甲殼綱動物會降低船舶航速，使得船舶燃油消耗增加40%。 

    為了處理這一微小但昂貴的害蟲，海軍研究所（ONR）正在贊助由麻省理工大學(xué)的一名副教授Xuanhe Zhao博士進(jìn)行的工作。Zhao和他的團(tuán)隊已經(jīng)研制了一種粘合材料，該材料可以幫助與藤壺作戰(zhàn)，使附著在船體上的涂漆更好、更長久地粘合在金屬船體上，保持濕潤，不會變干，避免使用有毒的化學(xué)物質(zhì)和其它污染物。

    “對于海軍來說，生物污損是一個令人頭疼的問題。每年導(dǎo)致燃油和維護(hù)成本達(dá)到數(shù)億美元。”ONR的海上作戰(zhàn)和武器項目的項目經(jīng)理Steve McElvany博士說。Steve McElvany博士也負(fù)責(zé)對Zhao的研究工作進(jìn)行監(jiān)督。“當(dāng)船舶停靠在港口時，情況尤其糟糕。藤壺喜歡這些環(huán)境，能夠在這些環(huán)境中迅速且大量地附著。”

    一直以來， 藤壺就是船舶的宿敵。幾世紀(jì)以來，航海人員使用各種方法與這一小小的生物抗?fàn)帲瑥陌赜偷较灐Ｄ壳埃＼娛褂勉~基涂料和涂漆以殺死藤壺或者防止它們在船體上聚集。當(dāng)產(chǎn)生作用時，這些有毒物質(zhì)就會進(jìn)水水中，危害水生生物。海軍正在尋找更加環(huán)保的涂漆以保持船體清潔，減少燃油成本。

    對Zhao的努力來說十分重要的一個解決方案就是水凝膠，其可以吸收水分，保持呈膠體狀。這些極其柔軟、光滑的物質(zhì)可以像密封劑那樣鋪在船舶的下方，防止藤壺附著在金屬表面上。藤壺喜好堅硬、穩(wěn)固的位置，以便讓自己附著在上面，而不喜歡諸如水凝膠一樣的表面。

    Zhao的研究攻克了保持水凝膠涂層柔軟、濕潤、穩(wěn)固地與金屬船體粘合所面臨的難題。使用一種被稱作苯甲酮的化學(xué)粘合劑，他的團(tuán)隊設(shè)計了一種方法讓水凝膠與高彈體（諸如硅樹脂或者天然橡膠）混合，高彈體彈性好、持久耐用、防水。所產(chǎn)生的結(jié)果就是一道粘性強(qiáng)的、能鎖住水分的屏障，讓水凝膠足以承受一艘船在海上遇到的惡劣的船體條件。

    “我們的方法是受到人體皮膚的激發(fā)。”Zhao說，“人體皮膚具有一層外表皮，對神經(jīng)、毛細(xì)血管、肌肉和組織起到保護(hù)作用——防止它們變干，讓它們正常‘工作’。然而，我們可以讓水凝膠——高彈體混合物擴(kuò)展至原來的7倍長，仍然具有良好的粘性，極其牢固和靈活。”

    這一混合物還可作為運(yùn)輸離子（帶電分子）的一個回路。這些自然回路可用于檢測船體上是否存在藤壺，Zhao說。一旦發(fā)現(xiàn)甲殼綱動物，一種專門設(shè)計的水凝膠則可以通過凹糟向高彈體釋放抗擊藤壺的酶。

    除了防御生物污損，Zhao認(rèn)為這一混合物質(zhì)或許還可用作一種智能繃帶，配備了電子產(chǎn)品和藥物儲存系統(tǒng)——讓其監(jiān)測傷口和生命體征，諸如體溫，檢測細(xì)菌，管理抗生素，當(dāng)需要添加更多的藥物時，通知一名醫(yī)生。

    “我們主要側(cè)重于幫助海軍應(yīng)對生物污損問題，”Zhao說，“但是想到這一材料的其他應(yīng)用可能性，令人興奮。這依然是一項基礎(chǔ)性研究，但是我們看到了水凝膠和高彈體巨大的應(yīng)用潛力。”

    Zhao是2014年ONR的青年科學(xué)家計劃的獲獎?wù)撸撚媱澲荚跒檫M(jìn)行創(chuàng)造性、先進(jìn)的研究以提高海軍能力而做出杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家和工程師們予以獎勵。