海洋生物污损严重影响船舶航行和海上作业,造成巨额的物质和经济损失。随着社会的发展,生物污损问题日益严峻,如何解决海洋生物污损问题已成为世界性难题。现有的释放防污剂的方法虽然能有效防止生物附着,但随着而来的环境污染问题。这迫使人们开发一种新的环境友好型防污材料。目前,仿生防污材料的开发与研究主要分为新型生物防污剂和新型仿生高分子材料两类。生物防污剂主要从海洋微生物、海藻和海洋无脊椎动物中提取。仿生防污材料主要包括结构仿生防污材料,如鲨鱼、海豚,以及贝壳等特殊微结构,以及与海洋动物表皮分泌粘液非常相似的水凝胶材料。本文通过大量初期实验,筛选出防污性能优异的水凝胶种类,并在此基础上进行改进。根据海洋生物污损的发展进程,硅藻附着和积累为其中重要的一个环节,故针对其进行设计和制备防污材料。根据硅藻的生活习性和繁殖机理,在水凝胶体系中引入环境友好,且具有有效抑制硅藻附着的防污剂。基于以上实验结果,制备出海洋防污性能优异的水凝胶材料。基于水凝胶的聚合机理,不需要对基底进行结构处理(多孔化或者表面结构)即可在水凝胶与玻璃等含硅基材之间构建高强度、高密度的共价键。实现水凝胶的高强附着,在水中浸泡7天之后,其附着强度依然高达0.87兆帕。实验发现,水凝胶在硬质基地的附着,能实现控制水凝胶的溶胀。一方面,附着能实现抑制水凝胶的过度溶胀,有助于保持凝胶的微观结构和形貌;另一方面,利用附着对水凝胶溶胀的抑制作用,二维水凝胶材料可自发溶胀形成规则的三维阵列形貌。研究了水凝胶的自修复机制。利用聚乙烯醇侧链羟基和硼酸的动态可逆交联反应,制备出超快速自修复凝胶。在空气中,水凝胶的拉伸断裂强度和断裂伸长率在自修复10秒后均能百分百恢复。在水下,水凝胶的拉伸断裂强度在自修复60秒后能恢复至70%。该凝胶还表现出优先修复新出现的裂缝和断口的智能自修复性能。