【摘 要】
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海洋生物污损,包括细菌、藻类、藤壶和贝类等生物大量附着在海洋养殖网箱、跨海桥梁、海底隧道、风电设施和钻井平台等海洋工程装备上,会导致海洋工程装备服役寿命缩短、动力系统散热困难等能耗和安全问题。新型光滑注液多孔表面（Slippery liquid-infused porous surface,SLIPS）因其具有优异的抗生物粘附性能,有望在高效防污涂层材料方面取得突破。但在开发环保无毒、长效防污的润
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海洋生物污损,包括细菌、藻类、藤壶和贝类等生物大量附着在海洋养殖网箱、跨海桥梁、海底隧道、风电设施和钻井平台等海洋工程装备上,会导致海洋工程装备服役寿命缩短、动力系统散热困难等能耗和安全问题。新型光滑注液多孔表面（Slippery liquid-infused porous surface,SLIPS）因其具有优异的抗生物粘附性能,有望在高效防污涂层材料方面取得突破。但在开发环保无毒、长效防污的润滑液注入多孔涂层方面仍存在一定的挑战。聚二甲基硅氧烷（PDMS）具有机械稳定性好、溶胀能力强、成本低、无毒、且与生物接触后不易产生不良反应等优点,被广泛应用于SLIPS涂层的研究及应用中。本文以PDMS为基体,针对SLIPS防污时效短、稳定性差等问题,通过设计材料表面和内部结构,制备具有长效环保性能的不同微观结构的SLIPS。主要研究内容包括以下两点:（1）采用发泡工艺设计注液多孔涂层结构,制备了具有润滑油储存量大、可自我补充以及长期稳定性的有机硅基有机凝胶多孔涂层。设计的SLIPS表面含有丰富的微孔结构,内部有许多独立的孔洞,底部与基板无缝隙粘结,该结构提高了表面润滑油层的稳定性、润滑油贮存能力、以及涂层与基板的附着力。涂层孔隙率高达67.3%,涂层表面局部损伤在60～75 min内近乎完全自我修复。在15 d的模拟海水冲刷环境下,涂层的润滑油仍保留84.1%。经过120 h的细菌和25 d的藻类防污测试,该涂层对大肠杆菌的粘附抑菌率达到99.3%,对小球藻和三角褐指藻的粘附抑制率分别达到98.5%和99.6%。该涂层在PDMS与硅油的良好相容性、表面润滑剂的液态和低粘附特性和润滑剂的持续自我补充能力等多种功能作用下,实现了高效长期防污。（2）采用溶胶凝胶法在多孔PDMS表面生长一层气凝胶,并在气凝胶上接枝抗菌物质肉桂醛。由此设计得到的多孔涂层,其表面的粗糙度为40.9μm,孔径仅有3.1 nm,但涂层内部孔隙率达到了83.1%。其中,气凝胶在涂层表面生长的质量占涂层的32.9%。生长了气凝胶的涂层具有疏水性（水接触角为134.8°）,且注油涂层表面具有滑动性（滚动角为10°）。通过120 h的细菌和25 d的藻类防污实验,涂层抑菌率达99.6%,抗小球藻和三角褐指藻率分别达到99.8%和99.9%,抑菌圈直径达31.9 mm。通过注入润滑油的稳定性和肉桂醛的抑菌性,实现SLIPS的双效防污性能。
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