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海洋生物污损影响海洋经济、航运安全等，研究人员受槐叶萍启发，制备超疏水毛发和亲水补丁的仿生表面（SHHPs）。结果显示 SHHPs 能维持气层，抵抗细菌和藻类附着，为海洋产业提供了环保物理防污新策略。
海洋，这片广袤而神秘的领域，蕴藏着无尽的资源和奥秘，与人类的发展息息相关。然而，海洋生物污损问题却如同隐藏在暗处的 “礁石”，给海洋经济、航运安全以及海洋工程设施的耐久性带来了巨大挑战。对于那些依赖精准度的小型海洋设备，如海洋传感器、水下无人机和监测装置等，生物污损更是 “致命一击”。生物附着在光学传感器上会阻挡光线传输，微生物在声学换能器上定植则会削弱信号清晰度，这些都严重影响了设备的准确性、使用寿命和运行效率。
为了解决这一棘手问题，国内研究人员开展了深入研究。他们从槐叶萍（Salvinia）独特的结构和功能中获得灵感，致力于设计和制备仿生材料，探索其水下气层保持和防污能力。最终，相关研究成果发表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》上，为海洋防污领域带来了新的曙光。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先，通过增材制造模具制备具有不同尖端形态的硅橡胶 - 石墨烯（SR - GN）复合材料，获得疏水支柱（HPs）；接着，在 HPs 表面喷涂超疏水 SiO?纳米球（SiO?NPs）增强疏水性，得到超疏水支柱（SHPs）；最后，将聚丙烯酸（PAA）改性的硅橡胶（SR - PAA）固定在复合材料尖端，从而成功制备出模拟槐叶萍毛发异质化学性质的具有超疏水毛发和亲水补丁的仿生表面（SHHPs）。
设计和制备具有超疏水毛发和亲水补丁的仿生表面
研究人员选取了三种槐叶萍叶片进行观察，包括槐叶萍（Salvinia molesta）、长柄槐叶萍（Salvinia cucullata）和小型槐叶萍（Salvinia minima）。其中，槐叶萍在水中会呈现明显的银镜效应，这是因为其分级结构在叶片表面捕获了一层空气。其手指状毛发由疏水性长毛组成，这种特殊结构为材料设计提供了重要灵感。
仿生材料的防污性能和空气层保持能力评估
实验结果表明，仿生 SHHPs 能够稳定地捕获水下空气，形成动态物理屏障。在静态和模拟海洋动态条件下，它都展现出强大的维持空气层的能力，有效阻止细菌（如副球菌（Paracoccus pantotrophus）ATCC 35512、枯草芽孢杆菌（B. subtilis）NCIB 3610 ）和藻类（如蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa））的附着。这意味着，基于空气层的物理防污策略切实可行，为海洋产业的发展提供了广阔的应用前景。
研究结论显示，受槐叶萍启发设计的具有异质结构的仿生材料，即集成超疏水支柱和亲水补丁的 SHHPs，能够稳定保持水下空气层。通过将微生物与材料表面直接接触隔离开来，SHHPs 在防止海洋生物污损方面表现卓越。这一研究成果具有重要意义，它为海洋防污领域提供了一种环保、高效的新策略。与传统化学防污涂层相比，基于空气层的物理防污方法不会向环境中释放有害物质，避免了对海洋生态系统造成潜在危害。而且，这种仿生材料有望在船舶、海洋传感器、水下监测设备等多个海洋相关领域得到广泛应用，有效降低生物污损带来的负面影响，提高相关设备的使用寿命和运行效率，进而推动海洋产业的健康可持续发展。
