华南理工大学海洋工程材料团队：流水不腐，户枢不蠹—动态表面与海洋防污

海洋微生物、动植物在海洋设施表面的粘附、生长形成海洋生物污损，它给海洋工业和海洋工程装备带来严重影响。海洋防污是一个与能源、环境、国防等国家重大战略需求相关的课题。由于海洋环境的复杂性和污损生物的多样性，海洋生物污损的防治一直是一个国际性难题。

华南理工大学海洋工程材料团队面向国家海洋经济战略需要，针对海洋工程装备和船舶在海洋环境下的腐蚀和生物污损问题，长期从事海洋防护高分子材料的基础及应用研究。最近，该团队应Soft Matter期刊邀请在“2019 新兴科学家专刊”撰写综述论文“Dynamic surface antifouling: mechanism and systems”，该论文以Back Cover形式被亮点报道(第一作者为谢庆宜博士，通讯作者为马春风教授和张广照教授)。该综述系统总结了团队过去十余年在海洋防污领域的工作，重点介绍了他们在国际上最早提出的“动态表面防污”理论 (Dynamic Surface Antifouling, DSA)，即不断变化的表面可有效抑制污损生物的粘附。该策略与吕氏春秋中 “流水不腐 ,户枢不蠹”有着相近的内涵。

图1. 动态表面防污策略示意图

该综述还详细介绍了团队基于“动态表面防污”策略发展的系列生物降解高分子基防污材料，包括聚酯-聚氨酯、改性聚酯以及聚（酯-丙烯酸酯）等。该系列材料具有独特的主链降解性，在海水中能形成不断变化的动态表面，避免污损生物附着的同时，使防污剂缓慢释放，实现协同、长效防污。此外，该材料降解产物为无毒的小分子，可避免海洋微塑料污染。该体系具有环境生态友好、动静态防污性能优异等优势，是对传统防污材料的重要革新。

图2. 生物降解高分子与传统自抛光共聚物防污原理的区别

特别是，该综述还着重介绍了团队发展的主链降解-侧链水解型防污减阻一体化材料 (双解自抛光，DSPC)，该材料不仅具备传统自抛光树脂的水解性侧基，还具有可降解的主链结构，能有效地协调侧基的水解性和聚合物的溶解性，成功突破了传统自抛光防污涂料抛光速率调控性差，静态防污效果不理想等局限，是继传统自抛光聚合物和生物降解高分子之后的新一代海洋防污材料。该团队已根据各类应用场景实现该材料的系列化，包括主链降解型硅烷酯/锌/铜树脂、超支化锌树脂、可控抛光两性离子树脂等。相关技术已获得美国、PCT和中国发明专利授权20余项，并成功实现转化和产业化。目前，上述材料已在国内外20多家船舶涂料公司推广使用，被广泛应用于远洋船、海监渔政船及渔船等百余艘船舶上, 打破了美国、欧盟、日本等发达国家对该领域的长期技术垄断，为开发具有自主知识产权的高性能防污涂料，加快我国海洋工程装备和船舶防污技术发展有着推动作用和重要的经济意义。

图3. 海洋防污材料发展历程、双解自抛光防污材料海洋实验及整船应用

论文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2018/sm/c8sm01853g

参考文献：

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来源：高分子科学前沿