海洋生物污损是全球性挑战，会损害海洋工程设备的性能。它增加了船舶的水动力阻力和燃料消耗，并加速了海洋基础设施的腐蚀 [1], [2]。对于水下光学设备，如传感器、成像镜头和观察窗而言，污损生物体的积累和定殖直接阻碍了光路 [3], [4], [5]。这种阻碍显著降低了光学透光率并扭曲了传感器信号，从而降低了海洋监测系统的运行可靠性和数据准确性 [6], [7], [8]。
全球范围内有毒重金属防污涂层的淘汰推动了多种防污策略的发展，包括将防污与防腐功能相结合的涂层 [9], [10], [11]，以及一种受猪笼草启发的显著防污策略——含液体灌注多孔表面（SLIPS） [12], [13], [14], [15]。SLIPS依赖多孔微结构物理捕获润滑剂，形成连续的液体层以最大限度地减少生物污损的锚定点 [16], [17]。然而，将此技术应用于光学设备受到固有的光学不稳定性的阻碍 [18], [19]。虽然多孔基底通常会引发严重的界面光散射，但有时可以通过精确匹配润滑剂和基底的折射率来实现初始透明度 [20], [21], [22]。例如，Chen等人通过嵌段共聚物自组装和硅油渗透构建了分级褶皱的柔性纳米多孔表面，实现了透明且环保的抗菌涂层 [23]。然而，这种精细的光学平衡对环境波动高度敏感 [24], [25], [26]。受限于微弱的物理相互作用，在长期服役过程中，灌注的润滑剂不可避免地会在流体剪切作用下渗出。当润滑剂耗尽后，暴露的多孔支架与水环境之间严重的折射率失配会引发强烈的光散射，从而降低光学透明度 [27], [28], [29]。尽管当前策略，如智能释放设计，试图延缓这种泄漏，但仅靠物理捕获无法从根本上解决长期防污耐久性的下降问题 [30], [31], [32]。
为规避游离润滑剂的耗尽问题，类液态表面（LLS）作为一种可靠的替代方案应运而生 [33], [34], [35]。LLS通过共价键将高度柔性的聚合物链锚定在固体基底上。得益于高构象活性和空间位阻效应，这些接枝链产生显著的熵排斥作用以最小化界面粘附，有效地模拟了动态液体界面 [36], [37], [38], [39], [40], [41]。与传统SLIPS相比，LLS通过用聚合物链的局部构象动力学替代宏观流体流动，消除了对灌注润滑剂的依赖，从而从根本上提高了长期界面稳定性 [42], [43]。氟聚合物和聚二甲基硅氧烷（PDMS）是构建LLS最常用的材料 [44], [45]。例如，Juan等人通过在交联表面活性剂网络中锚定低表面能颗粒，实现了无润滑剂的防污涂层 [46]。然而，尽管氟聚合物具有超低表面能，但由于其环境持久性和生物富集潜力，存在严重的生态风险 [47], [48], [49]。相比之下，PDMS兼具固有的生物相容性和约-123 °C的玻璃化转变温度（Tg），成为环保型LLS的理想候选材料 [33]。在这一方向上，Chen等人最近报道了基于含硅嵌段共聚物的褶皱表面，表现出稳定的类液态润湿特性 [50]。然而，配制一种硅基LLS，同时确保高水下透明度、广泛的基底适用性和长期防污耐久性，仍然是一项关键挑战。
在此，我们开发了一种梯度温度固化策略，将低表面能的硅氧烷链段引入超支化硅基交联网络，从而原位构建梯度类液态防污涂层（DG@TMGP）。具体而言，首先使用正硅酸四乙酯（TEOS）、甲基三甲氧基硅烷（MTMS）和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）作为前驱体，预合成富环氧基的超支化硅树脂（TMG）。随后引入聚醚胺（PEA）作为固化剂，形成高度交联的致密基体。此后，将环氧功能化的硅氧烷链段（DG）整合入体系。在梯度温度固化过程中，系统经历界面重构。为了最小化总表面自由能，DG链段随溶剂蒸发自发分离并富集于涂层-空气界面。通过环氧-胺开环反应，这些链段被共价锚定在基体上，在防止宏观渗出的同时保持高构象活性。这种梯度设计解决了宏观性能的固有矛盾。高度交联的内部基体致密化结构，抵抗水渗透并防止溶胀引起的透明度劣化。同时，表面富集的动态DG链段在不损害光学透光率的情况下赋予了广泛的液体排斥能力。
DG@TMGP涂层克服了传统SLIPS的渗出问题，在长期水下浸泡过程中保持高光学透明度。此外，它对代表性生物体（微藻、细菌）表现出广泛的防污活性，并在150天海洋现场测试中抵抗了复杂群落的定殖。因此，本工作为打破光学透明度与防污耐久性之间的固有矛盾提供了可靠途径，展示了在水下光学设备长期保护方面的实际应用潜力。
