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  按需剝離海洋防污涂層能夠通過(guò)簡(jiǎn)單去除來(lái)解決高污損壓力導(dǎo)致的涂層失效問(wèn)題，也可應(yīng)用于水下設(shè)備的臨時(shí)或短期防污，為生物污損防治提供了全新解決方案。然而，高附著力和可剝離性往往是相互矛盾的，設(shè)計(jì)制備高附著、按需剝離、可回收、高透明、高強(qiáng)韌的海洋防污涂層極具挑戰(zhàn)性。

圖1. 自增強(qiáng)按需剝離海洋防污涂層原理及性能

  然而，高附著力和可剝離性往往是相互矛盾的。為實(shí)現(xiàn)涂層的可剝離，傳統(tǒng)的方法主要是在涂層中加入可剝離助劑，使涂層的附著力遠(yuǎn)小于剝離力。該策略破壞了涂層與基材的界面相互作用，易導(dǎo)致防污涂層在海水沖刷環(huán)境下脫落。為了使涂層既可剝離又滿足應(yīng)用場(chǎng)景的附著力需求，要求涂層具備較強(qiáng)的內(nèi)聚力，從而避免其在剝離過(guò)程中被破壞。通過(guò)在聚合物網(wǎng)絡(luò)中引入化學(xué)共價(jià)交聯(lián)是提高涂層內(nèi)聚力的最有效方法，但共價(jià)交聯(lián)結(jié)構(gòu)缺乏可逆性，限制了涂層的可回收性。此外，現(xiàn)有可剝離涂層忽視了表面防污功能化。因此，設(shè)計(jì)制備高附著、按需剝離、可回收、高透明、高強(qiáng)韌的海洋防污涂層極具挑戰(zhàn)性（圖2a）。

  華南理工大學(xué)海洋工程材料團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于海洋先進(jìn)防護(hù)材料的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。近年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)聚焦于新型海洋防污涂層與技術(shù)開展了大量工作，先后制備了兩性離子基聚硅氮烷防污涂層、柔性硬質(zhì)聚硅氧烷防污涂層、功能梯度防污防腐涂層等（Adv. Mater. 2025, 37, 2413035; Adv. Funct. Mater. 2025, 2424994；Adv. Funct. Mater. 2025, 35，2420562；Adv. Funct. Mater. 2024, 34，2408748；Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2011145）。最近，在前期工作基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)基于模塊化構(gòu)筑策略發(fā)展了一類兼具表面廣譜抗污、基底高附著力且按需剝離的自增強(qiáng)功能梯度涂層，同時(shí)該涂層還具有可回收、高強(qiáng)韌、高透明度等特性（圖2b）。在該體系中，巰基功能化籠型聚硅氧烷（POSS-SH, 模塊1）和聚酯型聚氨酯預(yù)聚體（NCO-PU, 模塊2）為基本構(gòu)筑模塊。其中，POSS-SH作為可逆自增強(qiáng)交聯(lián)基元與NCO-PU形成動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)，同時(shí)利用無(wú)機(jī)Si–O–Si內(nèi)核增強(qiáng)材料的內(nèi)聚強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)涂層的按需剝離及可回收。而聚酯型聚氨酯預(yù)聚體中的酯鍵和氨基甲酸酯鍵可保持本體高內(nèi)聚強(qiáng)度同時(shí)與基材形成強(qiáng)氫鍵，實(shí)現(xiàn)涂層的高附著力。此外，進(jìn)一步引入的模塊3即反應(yīng)性雙親聚合物（RAP）可以在涂層固化過(guò)程中自富集到涂層表面，同時(shí)其反應(yīng)性的異氰酸酯末端可以與聚合物網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)，從而使涂層表面展現(xiàn)出優(yōu)異的抗蛋白、抗細(xì)菌、抗硅藻粘附以及抗生物膜性能，并保持高透明度（透過(guò)率? 85%）、高強(qiáng)度（21.4?25.9 MPa）、高附著力（3.5?9.0 MPa）、按需剝離（1.5?5.5 N·cm-1）以及可回收性。

圖2. 自增強(qiáng)按需剝離海洋防污涂層設(shè)計(jì)

圖3. 自增強(qiáng)按需剝離海洋防污涂層結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系

圖4. 自增強(qiáng)按需剝離海洋防污涂層高附著力與按需剝離原理分析

圖5. 自增強(qiáng)按需剝離海洋防污涂層的表面及本體性能

圖6. 自增強(qiáng)按需剝離海洋防污涂層的廣譜抗污性能

圖7. 自增強(qiáng)按需剝離海洋防污涂層的可回收性能

  綜上所述，該工作巧妙地將體型聚硅氧烷的自增強(qiáng)與反應(yīng)性雙親聚合物的自富集特性相結(jié)合，并協(xié)同模塊化構(gòu)筑策略，成功制備了一類兼具表面廣譜抗污，本體高強(qiáng)韌且可回收，基底高附著且按需剝離的自增強(qiáng)功能梯度涂層。該涂層為解決海洋裝備的按需臨時(shí)或持久防污提供了全新解決方案，也為新型海洋防污涂層的設(shè)計(jì)與制備提供了新思路。

  相關(guān)工作以“Self-Reinforcing Gradient Antifouling Coating with High Adhesion, On-Demand Peelability, and Superior Recyclability”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上，華南理工大學(xué)博士生張振強(qiáng)為本文第一作者，馬春風(fēng)教授為本文通訊作者。

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202508400