【引言】

在海洋工程领域，生物污损带来了巨大的经济损失和生态影响，尤其在复杂恶劣的海洋环境中。传统有机聚合物防污涂层面临机械稳定性差、结合强度低的问题，导致其易损伤甚至失效。为了解决这一问题，受贝壳珍珠层的启发，提出了一种制备类珍珠层金属基防污涂层的新策略。该涂层包含具有优异耐腐蚀和耐磨损性能的非晶基体，同时含有富Cu的三维互联离子扩散通道，有望实现防腐防污一体化。

【成果简介】

近日，华中科技大学材料科学与工程学院柳林教授团队提出了一种制备珍珠层状金属防污涂层的新方法。该涂层由具有高耐蚀性和抗磨损性能的非晶基体“砖”与具有防污性能的富铜3D互联通道“泥”组成。这种涂层是基于Cu包覆Fe基非晶态粉末，通过超音速火焰热喷涂技术（HVOF）制备而成。该金属防污涂层展现了卓越的机械耐久性能，包括高抗侵蚀性、耐磨性和抗冲击性，超越了传统的聚合物防污涂层。同时，涂层中独特的富铜3D互联通道实现了优异的防污性能。涂层对铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、小球藻（Chlorella algae）和舟型藻（Navicula sp.）的粘附表现出显著抑制效果（抗性超过98%）。更为重要的是，在经历了200次磨损后，Cu改性的非晶态涂层仍能保持其优异的防污性能。该涂层防污机制主要是通过热喷涂涂层中颗粒界面缓慢释放Cu⁺，起到杀菌与防污效果。本研究为设计能够在极端海洋环境中长期应用的防污涂层提供了新思路。

相关论文以题为“Nacre-inspired robust antifouling amorphous coating via in-situ constructing 3D interconnected diffusion channels”近期发表在Journal of Materials Science &Technology (2024)期刊上（doi.org/10.1016/j.jmst.2024.07.008）。论文第一作者为华中科技大学硕士生梁天啸，通讯作者为华中科技大学材料科学与工程学院张诚教授、柳林教授。本工作合作单位还包括巴基斯坦空间技术研究所的Yasir 副教授。该研究得到了国家重点研发计划（No. 2021YFE0100600），国家自然科学基金（U23A20621, 92166103, 92066202）等项目资助。

【图文导读】

图1 类珍珠层非晶防污涂层结构设计

图2 涂层抗菌性能表征

图3 涂层机械耐久性表征

图4涂层防污机制