钛金属质轻、高强、耐蚀，被称为“海洋金属”，是重要的战略金属材料。然而，钛合金具有良好的生物相容性，易发生海洋生物污损而造成安全问题。超疏水表面是一种与水滴接触角大于150°且滚动角小于10°的表面，在钛合金表面构筑超疏水抗菌防污涂装可有利于解决钛合金海洋生物污损问题。然而，目前常见超疏水涂层的机械性能差，长效使用性能不理想。如何构筑耐磨性好的超疏水涂层，进而结合“抗菌剂”的使用为海洋工程材料提供良好稳定的防污表面是当前研究的热点。

日前，我实验室海洋工程材料与腐蚀控制创新团队在Ti合金表面研制成功了一种室温快速固化的耐磨防污杀菌超疏水涂层。该涂层选用环氧树脂作为“粘接剂”，分子级别氨基化的金属有机框架化合物（MOF）纳米粒子（NH2-UiO-66）作为粗糙化组分，氨基封端的聚二甲基硅氧烷（NH2-PDMS）作为低表面能物质，三氯生（Triclosan）作为“抗菌剂”。利用异氰酸酯基团具有可在室温下与氨基和羟基活性基团较快速地发生反应的特性，选用六亚甲基二异氰酸酯（HDI）作为上述组分的共同交联剂。

上述涂层组分交联固化后得到机械性能优异的超疏水抗菌防污涂层。分子级别氨基化的NH2-UiO-66和氨基化PDMS，解决了传统增糙纳米粒子组分及传统PDMS不能充分与涂层发生交联而导致的机械系能差及分相的问题；通过三氯生中的羟基与异氰酸酯基团发生的接枝反应，实现了杀菌剂在涂层中的固载，避免了杀菌剂泄露造成的环境污染问题，同时根本性地将杀菌剂的杀菌功能转变为“驱菌”功能，更符合绿色发展理念。实验结果表明，该新型防污抗菌涂层对大肠杆菌的抗菌效率超过99.98%，同时极大降低了Ti合金表面牛血清白蛋白的吸附和小球藻的附着，较好地解决钛合金海洋生物污损问题。

本研究制备的超疏水涂层同时实现了无氟、耐磨、耐酸碱、分子级别超疏水接枝、抗菌防污，可通过简易的刷涂或喷涂法涂装并实现室温快速固化，该成果有望在新一代海洋防污防护涂层的研制和开发中取得应用。

图1 双组份超疏水涂料的制备流程示意图

图2 超疏水涂料的构筑原理示意图

相关成果近日发表于国际顶尖化工期刊Chemical Engineering Journal ，论文的通讯作者为创新团队核心成员浙江大学化学系的胡吉明教授。

该成果得到了国家自然科学基金项目和南方海洋实验室创新团队建设科研经费的支持。

原文链接：A robust, room-temperature curable and molecular-level superhydrophobic coating with excellent antibacterial and antifouling properties, Chemical Engineering Journal, 450(2022)136557.

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136557（阅读论文请点击“阅读原文”）