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神奇润滑剂让贻贝不“黏人”

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贻贝在非灌注(左)和灌注(右)表面的黏附力学图。

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贻贝是一种宏观结垢生物体,可以附着在大多数固体表面,对海洋和水产养殖业造成严重的经济及生态影响。近日,来自美国哈佛大学、新加坡南洋理工大学等大学的研究人员,在《科学》上发表了一篇关于利用润滑剂注入材料进而防止贻贝黏附的文章。文中介绍了注入润滑剂的表面可成为新型防水涂料,具有很好的防止生物污染能力。将不混溶、不反应的液体润滑剂覆盖在固体基材上,以防止其与贝类与材料直接接触。

本实验研究表明,润滑剂输注是减轻海洋生物污染的有效方法,而且进一步提供了防止粘连的物理机制。在实验室模拟环境及海洋真实环境下,润滑剂注入涂层后超低的黏合强度可以使得贻贝附着力减弱。在沉积的黏合蛋白观察中,从纳米尺度接触力学的分子尺度表征到宏观观察,都表明通过润滑剂输注可以使得贻贝的结垢机械感应能力大大减少,阻止黏合剂的线性分泌,并减少分子黏附力。

研究人员表示,稳定的液体保护表面可以通过两种一般策略进行设计。首先,润滑剂可以干预化学功能化的粗糙度特征,使得范德华力和毛细管力的扩散和保留;第二,聚合物网络可以用润滑剂注入,以形成一种三维(3D)凝胶,具有自补充的润滑剂覆盖层。

除了维度(2D与3D)之外,两种方法所得材料的弹性模量有很大的不同。文中推测,因为润滑剂注入的涂层在排斥有机液体、水,减少细菌、血液和藻类的结垢方面特别有效,所以它们可以有效地防止贻贝黏附。

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