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  近日，東北大學材料科學與工程學院王福會教授團隊徐大可教授課題組針對上述問題，受到天然微生物的自調節定植過程的啟發，首次提出利用比表面積大、表面化學可調、界面粘附性強的生物被膜框架制備超滑涂層的新思路。相關內容以“Harnessing Biofilm Scaffold for Structurally Adaptative Slippery Surfaces with Integrated Antifouling and Anti-Corrosion Properties”發表于國際權威期刊Angewandte Chemie。東北大學李祥宇特聘研究員和材料學院碩士生張潤晴為共同第一作者，徐大可教授、李祥宇特聘研究員、崔苗苗副教授為共同通訊作者，東北大學為第一完成單位和唯一通訊單位。

  鑒于“取之海洋，用之海洋”的理念，研究人員合理選擇了具有優異成膜能力的海洋嗜中溫黏著桿菌，制備出一種環保、高粘附、柔性的新型自適應超滑涂層。與傳統需要表面預處理的涂層不同，自生長可控的生物被膜不受基底材料的種類與形貌的限制，按需組裝形成高穩定的微納米結構框架，作為疏水潤滑油的納米儲存器。這種可再生的生物被膜材料可實現涂層的放大和可持續生產。由此產生的光學透明和高度柔韌的超滑涂層表現出優異的自清潔性能，可有效排斥水性和油性污染液體。更重要的是，嗜中溫黏著桿菌致密的生物被膜結構具有獨特腐蝕抑制性能，通過與超滑界面的協同作用，實現對于包括蛋白質、細菌、藻類在內海洋污損生物的廣譜防污，并有效抑制金屬材料的腐蝕過程。該研究不僅為基于防腐生物被膜的功能材料研究提供了獨特的視角，而且為自適應、可定制生物被膜在能源和環境領域的潛在應用提供了啟示。

圖1. 基于生物被膜自適應框架的超滑防污防腐涂層（TM@SLIPS）。

圖2. TM@SLIPS的制備過程與形貌組成表征：a) 涂層制備流程圖；b-d)防腐微生物（T. mesophilum D-6）與腐蝕性微生物（S. oneidensis）的成膜能力差異；e) 涂層不同制備階段的AFM圖像；f) 硅烷化后的T. mesophilum D-6的TEM圖像及EDS分析；g-i) 涂層的表面化學組分分析。

圖3. TM@SLIPS光學特性與超滑性能：a-b) TM@SLIPS的高透明度；c) 生物被膜厚度對涂層的浸潤性影響；d) TM@SLIPS在不同傾斜角度、不同體積下的水滑動速度；e) TM@SLIPS對不同液體均表現出優異的超滑性能；f-g) TM@SLIPS的基底普適性。

圖4. TM@SLIPS的多尺度普適、放大應用：a) TM@SLIPS對不同污染液體的廣泛自清潔特性；b-d) TM@SLIPS的拓撲性能普適性；e) TM@SLIPS在受限空間的應用性；f) TM@SLIPS的可定制功能；g) TM@SLIPS具有出眾的柔性； h) TM@SLIPS的放大制備。

圖5. TM@SLIPS的防腐性能評估：a-b) 涂層有效抑制不同極端環境下的腐蝕行為；c-h) 基于防腐生物被膜的超滑涂層具有更優異的微生物腐蝕抑制效果。

圖6. TM@SLIPS的防污性能評估：a-c) 抗蛋白黏附性能；d-e) 抗細菌黏附性能；f) 抗海洋微藻性能及其在漁網防污展示。

  以上工作獲得了國家杰出青年科學基金、國自然青年科學基金、中國博士后創新人才支持計劃、中國博士后科學基金面上項目、遼寧省自然科學基金科研啟動項目、海洋關鍵材料全國重點實驗室開放基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金海上風電聯合基金、海洋涂料國家重點實驗室開放課題、中央高校基本科研業務項目的支持。

作者簡介：

  徐大可，東北大學材料科學與工程學院教授、博士生導師，國家杰出青年科學基金獲得者。主要從事金屬材料的微生物腐蝕行為、機理和防治的相關研究及抗菌金屬材料和海洋防污涂層的研發。以第一作者或通訊作者發表高水平論文160余篇，其中4篇入選ESI熱點論文，12篇入選ESI高被引論文：總引用13500余次，H因子65，已發表論文包括Nature Reviews Microbiology、Advanced Materials、Angewandte Chemie、Advanced Functional Materials和CorrosionScience等。入選2021全球頂尖前10萬科學家榜單、全球前2%頂尖科學家2020-2024榜單以及愛思唯爾高被引學者2023和2024榜單。主持國家自然科學基金委國家杰出青年科學基金項目，國家自然基金委聯合重點項目(2項)、973專項服務課題、國家重點研發計劃課題、教育部項目基本科研業務費交叉融合重點項目等科技部、基金委、企業項目30多項，總經費超過4000萬元。已授權1項PCT國際專利和15項國內專利。