蛙類皮膚啟發 興大研發仿生多功能抗藻塗料登國際頂尖期刊

記者林重鎣/台中報導

蛙類皮膚啟發 興大研發仿生多功能抗藻塗料登國際頂尖期刊

蛙類柔軟滑溜的皮膚, 促發中興大學材料系薛涵宇副教授團隊研究靈感, 研發出可抗水中生物附著的多功能仿生塗料, 此蛙皮啟發所開發而成的仿生塗層為全球首創, 未來可應用於船體潛艦與離岸油槽表面抗汙、飛機抗冰、 水下光學設備自清潔等多元用途,研究成果將於10月刊登於材料頂 尖期刊《先進功能性材料》(Advanced Functional Materials),並獲選為內頁封面故事。

薛涵宇表示,細菌、微型藻類、藤壺、貽貝等水下生物, 在潮濕環境下會附著於船舶等水下器具表面,造成髒損, 此類水下汙垢生物除了影響器具外觀並造成表面結構損壞外, 也會造成經濟與環境巨大的影響。以大型船舶為例, 一旦汙垢生物附著於船體表面,經過長時間積累後, 大量的附著生物將增加船體的負載,不僅減緩航行速度, 更間接導致能源消耗的增加。船隻航行至世界各地, 也會將汙垢生物散播,以外來物種身分進一步繁殖, 破壞當地生態平衡。 特別是當污垢或細菌等髒污進入精密電子儀器內部, 可能造成儀器的損壞,帶來更巨大的損失。

此研究模仿兩生類動物青蛙皮膚具有柔軟能起皺且滑溜的特性, 觀察多種臺灣本土特有種青蛙的表皮型態後獲得啟發。薛涵宇指出, 蛙類皮膚放大3萬倍後, 可發現其丘狀突起表面散佈點狀或溝槽等微米型態, 而這些孔洞溝槽有助於分泌潤滑液的儲存,因此, 他們歸結蛙類皮膚具抗藻與抗污作用, 是來自於表面多尺度微結構可儲存並保留蛙皮所分泌的滑液。

該團隊以獨創的高分子合成技術, 在微米等級的皺褶表面上製造奈米孔洞,並在表面注入潤滑液, 如矽油等,形成仿蛙類皮膚的滑溜表面, 皺褶曲面因表面不平坦不利於藻類附著,形成結構性抗藻能力, 而奈米孔洞則具強大的毛細力,可吸附矽油, 形成穩定且長效型的滑液表面, 可讓滑液不因洋流等剪切力的衝擊而快速流失, 此滑溜表面可使生物汙垢不易沾黏,進而隨著水流而脫附, 進一步強化結構性表面抗汙能力。同時, 在動態環境與不同藻類種類中測試, 皆證實此種塗層具有長效性的抗生物污垢附著能力, 能應付不同環境,如淡水與海水中的多樣藻類。

團隊表示,此篇論文第一作者博士生陳亭綸為主要執行者, 從實驗設計到樣品製備皆具獨創性, 特別感謝興大簡麗鳳教授與彰師大王瑋龍教授提供藻類, 感謝東華大學楊懿如教授提供青蛙樣品, 該研究為一成功的純本土團隊跨領域合作。

薛涵宇表示,臺灣為亞熱帶的海島型國家,氣候潮溼, 淡水池塘湖泊散佈,藻類極易生長,此研究提出有效的抗藻對策, 希望協助解決臺灣本土的民生、社會與環境問題, 未來將嘗試降低材料成本與技術門檻,從高分子材料出發, 跨領域整合材料化學與界面科學,調控奈米混成材料的型態與組成, 進一步推廣至工業界實現產品化的可能。

期刊原文: https://onlinelibrary. wiley.com/doi/10.1002/adfm. 202104173?af=R

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