如果让奥运会径赛项目选手穿着一层一层内衣外套并且身上挂着各种东西还能跑得快吗？同理，如果舰船的船底附着了很多动物、植物及其他污物，就会明显影响航行速度，并且耗能更多。
近日，浙江大学教授程逵告诉记者，他领衔的研发团队多年来在浙江省自然科学基金的资助下，针对高性能防污涂层研究需要解决的诱导材料表面所附着的生物分子进行脱附这一关键科学技术问题，依据生物分子在海洋动植物在材料表面附着过程中的作用原理，提出利用二氧化钛等材料对光场、电场响应原理，通过外场的作用诱导所吸附的生物分子脱附，并进而使防污涂层表面附着物脱附，达到防污的目的。省自然科学基金项目“基于表面生物分子诱导脱附的微纳结构防污涂层研究”于去年底通过了结题验收。
据介绍，世界各海区的生物有18000多种是附着动物， 600多种是附着植物。船底附着海生物后，增加阻力，降低航速，燃料耗用量显著增加，并且可能破坏漆膜，加速金属的腐蚀。迄今为止，涂覆船舶防污涂层仍然是防止海洋生物附着的最经济而有效的措施。
一般认为防污涂层需要具有在一定时间内能防止海洋附着生物的附着、与底层漆附着良好、耐海水腐蚀等特性。传统的防污涂层大多通过松香、含锡或锌的粘合剂与氧化亚铜和其他生物杀虫剂复合而来。但是，以有机锡化合物为代表的防污剂会在鱼类、贝类体内会积累，导致遗传变异(已于2008年被禁用)。而氧化亚铜引起的铜积聚可导致海藻的大量死亡，影响海洋环境。新型的防污涂层开发已成为相关研究的热点。
事实上，海洋附着动植物在船体材料上的附着需要蛋白和葡聚糖胶状分泌物等生物分子的先期附着，其过程在很大程度与生物医用材料表面蛋白等生物分子的附着基本相仿。也就是说这些生物分子与材料表面的相互作用对动植物附起到了至关重要的作用。由于海洋生物与组织细胞等在生物材料表面的附着几乎均需通过材料表面先期附着的生物分子才能进行，因此，蛋白、多糖等为代表的生物分子与生物材料表面的相互作用行为的认识及调制，成为高性能防污涂层研究所面临的关键科学问题。
防污涂层一般可分为传统型、释放型、烧蚀型、自抛光型、自释放型等。在这些涂层中，自释放型是较新型的一种，这种涂层完全无毒，主要凭借低表面能的原理进行工作，即海洋污物组织难以附着在涂料表面。此类防污涂料有时也被称为污物释放防污涂料，大部分都是基于硅树脂粘合剂。自释放涂层特有的表面属性实现了污物组织黏着的最小化。所有可能发生附着的污物都能轻松(相对而言)地在运行期间或者进干船坞的时候被冲洗掉。由于可能附着的生物分子的憎水亲水特性不同，传统上一般认为这种涂层需要兼具纳米级的亲水微区与憎水微区。
程逵与他的课题组主要针对以下两部分内容开展了基础研究，一是基板表面微纳结构二氧化钛棒薄膜的制备、微纳结构特性以及光场作用对表面生物分子脱附和生物细胞脱附的影响。这部分研究内容主要出于从材料角度考查外场作用下与生物分子和细胞的作用；二是聚多巴胺在电场作用下状态的变化，这主要是出于从更近似于实际的海洋生物附着情况下对电场调控防污性能进行基础研究。研究发现，二氧化钛微纳结构薄膜的微纳结构特性、晶相、表面预处理以及光生载流子产生及复合调控均可以利用来调控表面生物分子的光致脱附，其机制在于蛋白分子的初始吸附构象以及光照前后的构象变化幅度。而其聚多巴胺在电场作用下的氧化和还原肽也对其与生物分子及细胞的作用有一定的影响。这些研究结果为高性能防污涂层的研究提供了新的思路和技术基础，对新一代高性能防污涂层材料的研究和开发有着重要的理论和实践意义。
本报记者 金乐平 通讯员 周丽敏 谢崇波
