水凝胶改性硅基荧光涂层的制备与性能研究：多策略协同防污新突破

为解决传统硅基防污涂层机械性能不足和静态防污效果有限的问题，研究人员通过物理共混法开发了聚乙二醇(PEG)水凝胶/聚二甲基硅氧烷(PDMS)荧光复合涂层。该研究将三种波长不同的长余辉荧光粉(LAPs)引入体系，显著提升了涂层的拉伸强度（最优达7 wt%添加量）和防污性能（细菌去除率70%）。特别发现464 nm波长荧光对藻类抑制效果最佳，相对粘附因子(AR)与防污效能呈负相关。该成果为兼具低表面能、水凝胶防污和荧光防污的多功能涂层设计提供了新思路，发表于《Progress in Organic Coatings》。

　　

海洋生物污损是困扰船舶工业的世界性难题，不仅增加航行阻力与燃油消耗，还带来巨额维护成本。传统含重金属的杀菌涂层虽有效但污染环境，而无毒硅基防污涂层(FRC)又面临机械强度差、静态防污不足的瓶颈。聚二甲基硅氧烷(PDMS)因其低表面能特性虽能减少生物粘附，但甲基基团的疏水性限制了其防污持久性。与此同时，水凝胶材料通过形成水合层可阻断蛋白质初始吸附，但高溶胀率又导致稳定性下降。如何整合两类材料的优势，成为突破防污涂层技术的关键。

针对这一挑战，中国某研究团队创新性地将聚乙二醇(PEG)水凝胶与PDMS复合，并引入长余辉荧光粉(LAPs)，开发出具有三重防污机制的新型涂层。研究通过接触角测试、弹性模量分析和细菌/藻类粘附实验等系统评估了涂层性能。特别采用X射线衍射(XRD)确认荧光粉晶体结构，通过荧光光谱表征发光特性，并利用扫描电镜(SEM)观察填料分散状态。

材料组成与结构表征
通过XRD分析证实三种LAPs分别为铝酸盐系荧光粉（Sr₄Al₄O₂(Al₁₀O₂₃)等），SEM显示荧光粉在涂层中分散均匀无团聚。荧光测试显示天蓝色荧光粉(PPEG-SB)发射波长为464 nm，余辉持续时间达8小时。

表面能与机械性能
含PPEG-SB的涂层表现出最低表面能（22.1 mN/m）和最优拉伸强度（1.8 MPa），较纯PDMS提升40%。水凝胶网络与PDMS形成互穿结构，既抑制了PEG过度溶胀，又增强了硅基体的机械强度。

防污性能评估
细菌粘附实验显示PPEG-SB涂层经冲洗和擦拭后粘附率仅7.5%和5%，去除率达70%。藻类抑制实验证实464 nm蓝光对硅藻抑制效果最佳，相对粘附因子A_R与防污效率呈显著负相关。7 wt%荧光粉添加量时涂层性能达到峰值，过量添加反而导致相分离。

结论与展望
该研究成功构建了集低表面能、水凝胶防污和荧光干扰于一体的多功能涂层体系。其创新性体现在：①通过PEG-PDMS复合解决了水凝胶溶胀与机械强度的矛盾；②利用LAPs的持续发光特性实现昼夜不间断防污；③首次系统论证了荧光波长（464 nm）与防污效能的构效关系。这种多策略协同防污设计为海洋装备长效防护提供了新范式，相关成果发表于《Progress in Organic Coatings》。未来研究可进一步优化荧光粉粒径分布以提升分散性，并开展实海环境验证工程适用性。