"荧光响应-接触杀菌协同自抛光防污涂层的研发及其在海洋环境中的长效应用"

本研究针对海洋生物污损防治中长效性与环境可持续性的平衡难题，开发了一种基于丙烯酸酯聚合物骨架、集成松香衍生季铵盐(MPA-N+)的紫外荧光响应型自抛光涂层。该涂层通过荧光驱避藻类、接触杀菌(99.8%抑菌率)与表面自更新三重协同机制，实现240天以上长效防污，为绿色海洋防污技术提供新策略。

　　

海洋环境中，船舶、管道等设施表面常被藻类、细菌等生物附着，这种现象被称为海洋生物污损（biofouling）。它不仅增加航行阻力、加速设备腐蚀，还会传播入侵物种。传统防污涂料多含重金属或有机锡，虽有效但污染环境。如何在长效防污与环境友好间取得平衡，成为全球海洋科技领域的重大挑战。

针对这一难题，中国的研究团队创新性地将自然界松香的特性与合成化学相结合，开发出具有"攻防一体"功能的智能防污涂层。该研究发表在《Applied Surface Science》，通过赋予材料紫外荧光响应和接触杀菌双重能力，同时实现表面自更新，完美解决了防污持久性与生态安全的矛盾。

研究采用自由基聚合法合成丙烯酸酯预聚物，通过酸碱反应将松香衍生物MPA-N⁺接枝到聚合物侧链。关键技术包括：1）荧光响应性能测试（最大发射波长430nm）；2）接触杀菌实验（0.5小时抑菌率99.8%）；3）实海测试（青岛海域240天）；4）表面自抛光性能表征（水解速率控制）；5）透射电镜观察细菌膜结构破坏。

【材料表征】
SEM显示涂层厚度280μm且结构均匀，EDS证实Zn元素分布均匀。¹H NMR和XPS验证了MPA-N⁺的成功接枝。

【荧光响应机制】
松香和MPA-N⁺在375nm紫外光激发下产生荧光（海水透光率95%/米），干扰藻类叶绿体空间定位，使藻类优先进行光合作用而非附着，防藻附着效率提升60%。

【接触杀菌性能】
MPA-N⁺通过正电荷破坏细菌膜结构，2小时内实现完全杀菌。Zn²⁺缓释（0.1mg/g）增强抗菌效果，对大肠杆菌抑菌圈直径达15mm。

【自抛光功能】
丙烯酸酯侧链水解形成亲水表面，持续释放活性物质并更新功能层，表面接触角从85°降至35°，污损生物脱落率提高80%。

【实海验证】
青岛海域测试显示，含20%MPA-N⁺的RN-20涂层240天后仍保持90%以上防污效率，显著优于商用涂料。

该研究开创性地将天然产物特性与合成聚合物优势相结合，提出"驱避-杀灭-释放"三重协同防污新机制。荧光响应避免生物初始附着，接触杀菌消除突破防线的微生物，自抛光功能确保长效性。特别值得注意的是，MPA-N⁺既保留松香的荧光特性，又具备季铵盐(QAS)的杀菌功能，这种"一箭双雕"的设计极大提升了材料效率。涂层中锌含量仅为传统产品的1/10，且松香作为可再生资源，使该技术兼具生态与经济价值。这项研究为发展"绿色海洋"技术提供了重要范式，在船舶、海洋工程等领域具有广阔应用前景。