抗生物垢涂层材料研究

Formation of antifouling reduced the service life of industrial equipment (such as a water treatment system, Hull et al.) . Preventing biofouling formation has become one of the important research directions for surface treatment of materials..Inspired by bionic mussel protein, the the molecular structure design and self-assembly of coating materials with antifouling and adhesive function under dry and wet condition was studied.. The series of photo-curable molecular with o-phenol structure (providing water resistance) were prepared. And these molecular and other functional molecular with antifouling groups were linked by self-assembly and photo-curing. Secondly, the modification of PVA by introducing o-phenol structure and antifouling groups was investigated. The effects of molecular arrangement and surface topology for antifouling function was investigated.

生物垢的形成会降低大型工业设备（如水处理系统，船体等）的使用寿命，增加能耗，阻止生物垢的形成已经成为材料表面处理的重要研究方向之一。鉴于贻贝蛋白在干湿态环境下均具有超强粘附功能，本研究从仿生贻贝蛋白思路出发，进行分子结构设计和自组装，制备出在干湿态环境下对金属基材均有良好粘附性的可光固化的抗生物垢涂层材料。本研究一方面以多巴胺为起始原料，制备出系列可光固化的带有邻酚结构（提供耐水性粘附功能）的小分子功能单体，与抗生物垢功能分子进行自组装和光共聚形成涂层材料；另一方面， 以聚乙烯醇为大分子骨架，经过改性，使之同时兼具邻酚功能基团与抗生物垢功能基团，并进行光固化形成柔顺性分子主链的抗生物垢涂层材料，并对这两个体系进行对比和性能优化，研究在这一过程中分子的排布、抗生物垢机理,以及材料表面的拓扑结构对生物垢粘附与解粘附的影响。

生物垢的形成会降低大型工业设备（如水处理系统，船体等）的使用寿命，增加能耗，阻止生物垢的形成已经成为材料表面处理的重要研究方向之一。鉴于贻贝蛋白在干湿态环境下均具有超强粘附功能，本研究从仿生贻贝蛋白思路出发，进行分子结构设计和自组装，制备出在干湿态环境下对金属基材均有良好粘附性的可光固化的抗生物垢涂层材料。本研究一方面以多巴胺为起始原料，制备出系列可光固化的带有邻酚结构（提供耐水性粘附功能）的小分子功能单体，与抗生物垢功能分子进行自组装和光共聚形成涂层材料；另一方面， 以聚乙烯醇为大分子骨架，经过改性，使之同时兼具邻酚功能基团与抗生物垢功能基团，并进行光固化形成柔顺性分子主链的抗生物垢涂层材料，并对这两个体系进行对比和性能优化，研究在这一过程中分子的排布、抗生物垢机理,以及材料表面的拓扑结构对生物垢粘附与解粘附的影响。同时在研究过程中，增加了涂层表面的电荷情况对于涂层的抗垢性能的影响结果。最终研究结果表明，多巴胺构筑的仿生耐久涂层对于涂层的抗垢性能维持长效起到了关键作用。同时涂层表面的图案化对于生物垢的粘附具有规律性的影响。涂层的阴阳离子电荷平衡或者双离子结构形式存在，均能够起到很好的广谱抗垢效果。同时研究对于细菌、蛋白、细胞三种不同的生物垢在不同的基材表面各自的规律性进行了总结，从机理方面为抗生物垢涂层材料的结构设计提供了方向。