用户成果｜华南理工大学马春风团队AM：“防污防油防垢”三防技术新突破！

编者按:

表面粘附现象广泛存在于日常生活和工业场景中，但不希望的粘附（如生物污损、油污或结垢）会导致严重的经济损失与安全隐患。为了应对这一挑战，华南理工大学材料科学与工程学院马春风教授团队设计了一种自适应两性离子基聚硅氮烷涂层，成功实现了机械强韧性、高透明度与广谱抗粘附性能的完美结合。相关研究成果以 “Self-Adaptive Zwitterionic Polysilazane Coatings with Mechanical Robustness, High Transparency, and Broad-Spectrum Antiadhesion Properties”为题发表在《Advanced Materials》期刊上。

该涂层的核心创新在于引入基于表面自富集与动态自适应的设计策略，将低表面能的氟基和水解诱导生成的两性离子前体相结合。在空气中，氟基富集于表面，使涂层展现抗油污与抗涂鸦能力；而在水下，两性离子层则重新排列，赋予涂层抗生物污损、抗水下油粘附与抗结垢性能。这种自适应特性不仅解决了涂层在多环境切换中的性能衰减问题，还显著提升了机械耐久性，达到7H硬度与优良的柔韧性。

在该研究中，QSense耗散型石英晶体微天平(QCM-D)技术作为核心工具，为揭示涂层的动态界面行为提供了强有力的支持。QCM-D技术以其实时、在线监测和高灵敏度等特点，深入探讨了涂层在不同环境下的抗粘附机制。研究团队通过QCM-D对蛋白质（如纤维蛋白原）在涂层表面的吸附过程进行了动态监测，实时记录了频率（Δf）和耗散因子（ΔD）的变化。结果表明，相较于普通涂层，含有两性离子的聚硅氮烷涂层因其表面形成了强水化层，显著减少了蛋白质的吸附，从而验证了涂层在抗生物污染方面的卓越性能。这一高精度的分析不仅揭示了涂层的功能机制，还为进一步优化涂层设计提供了重要的实验依据。

本项研究不仅是表面科学的一次重要突破，同时也为海洋工业、光学设备与管道运输等领域提供了切实可行的解决方案。华南理工大学博士生黄印杰为本文第一作者，马春风教授为本文通讯作者，本成果再次彰显了华南理工大学在高性能材料设计与应用方面的领先地位。

以下转自高分子科学前沿

自适应广谱抗粘附“聚合物陶瓷”涂层

表面粘附是日常和工业生产中常见的现象。 然而，一些不希望的表面粘附物（如生物污损、油污、结冰、结垢等）会造成严重的经济损失和安全隐患。例如，船舶表面粘附的生物污损会增加其航行阻力，导致燃料消耗大幅增加；医疗设备表面的生物粘附会增加感染风险。液体如油污、涂鸦等的粘附会降低透明窗口或显示器的透明度，影响其正常使用。固体物质的粘附，如运输管道中的结垢或室外设施的结冰，会严重影响热交换效率，造成安全隐患和巨大的经济损失。