固体润滑国家重点实验室（LSL）知识库

自从人类开发利用海洋以来，海洋生物污损造成难以避免的能源浪费、环境污染、航海安全等多种危害，带来了巨大的经济损失，限制了人们对海洋资源的开发利用。目前主要用于海洋污损生物防除的方法中，含有机锡、铜、锌等防污剂的防污涂层的使用导致了海洋生物环境严重污染。随着绿色化学时代的发展和人们环保意识的增强，研究低毒或无毒、高效、广谱、环境友好型的防污涂层尤为重要。本论文在综述了海洋防污材料的研究进展，得出了选题的依据：开展绿色海洋防污材料和防污机制的基础研究，为发展潜在的绿色海洋防污材料提供理论依据。主要研究内容和结论如下：

1. 基于两性聚合物和阴离子型化合物优异的水化能力、耐离子稳定性和优异的防污性能，本论文首先通过一步法合成了两性离子化合物磺基甜菜碱乙烯基咪唑(SBVI)。通过表面电化学诱导原子转移自由基聚合(SI-eATRP)方法将乙烯基咪唑和磺基甜菜碱乙烯基咪唑聚合物链分别接枝到硅基底和金基底上，得到了阳离子型和两性聚合物刷修饰的表面。通过与未修饰硅片及聚乙烯基咪唑聚合物刷的抗污损行为对比，发现两性聚合物刷借助其高度水化的特性，能明显减少或降低海生椭球藻(Nannochloropsis maritima)、大肠杆菌(Escherichia coli)、牛血清蛋白(bovine serum albumin)和溶菌酶(Lysozyme)等藻类、细菌和蛋白的污损黏附和表面吸附行为，表现出广谱、高效的防生物污损性能。然后制备了阴离子型聚合物刷聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐)修饰的碳纳米管复合材料，可有效降低舟形藻的污损黏附，该纳米复合材料在防污涂料应用方面具有广阔的发展前景。

2. 通过光诱导点击化学反应将中性、阳离子型、阴离子型单体分别接枝到基材表面，实现了对防污组分化学结构的调控。随后通过表面引发开环易位聚合(SI-ROMP)将离子液体(NM-MIm-PF₆)接枝到所制备的表面，进而实现对防污组分含量的调控。最后以绿藻(杜氏藻)和硅藻(舟型藻)进行了防污性能测试。结果显示，二元组分修饰的表面比单一组分修饰的表面展现出更好的抗藻类黏附的效果。

3. 合理的设计和调节防污组分的比例，从而利用多元防污组分的协同作用，是开发绿色防污材料的重要途径。在表面修饰含多巴胺结构的引发剂，通过表面开环易位聚合反应和表面原子转移自由基聚合反应分别在表面修饰疏水性的含氟聚合物(NCA-F₁₅)和亲水性的OEGMA，制备二元组分修饰的两亲性聚合物修饰的表面。通过生物黏附性能测试发现，聚合物接枝密度为1:1时，两亲性聚合物修饰的表面的抗舟形藻黏附性能最好。

4. 狼毒(Stellera chamaejasme L.)为瑞香科多年生草本植物，狼毒提取物有抗肿瘤细胞、抗菌和抗病毒等特性，有望成为新型环境友好型的理想防污剂品种。为此，首先考察了其对小球藻荧光淬灭的作用，以证明狼毒提取物可与小球藻作用，具有防污效果。制备了中空SiO₂纳米粒子，并以此负载具有防污作用的狼毒，通过多巴胺对其保护，实现狼毒防污剂的可控持续释放。详细研究了负载狼毒的微胶囊的制备参数及相应的缓释行为，实现了狼毒在中性、弱碱性等不同pH条件下的可控释放。结果表明，相对于中性介质，由于纳米粒子表面包覆的多巴胺聚合物在弱碱性条件下发生去质子化，表现出最大释放量，且缓释时间较长。考虑到弱碱性特性的海洋环境，可将该胶囊可作为涂层添加剂应用于船舶表面，制备可持续高效释放防污剂的涂层。