《抗生物垢塗層材料研究》是依託北京化工大學，由楊冬芝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：抗生物垢塗層材料研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊冬芝
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物垢的形成會降低大型工業設備（如水處理系統，船體等）的使用壽命，增加能耗，阻止生物垢的形成已經成為材料表面處理的重要研究方向之一。鑒於貽貝蛋白在乾濕態環境下均具有超強粘附功能，本研究從仿生貽貝蛋白思路出發，進行分子結構設計和自組裝，製備出在乾濕態環境下對金屬基材均有良好粘附性的可光固化的抗生物垢塗層材料。本研究一方面以多巴胺為起始原料，製備出系列可光固化的帶有鄰酚結構（提供耐水性粘附功能）的小分子功能單體，與抗生物垢功能分子進行自組裝和光共聚形成塗層材料；另一方面， 以聚乙烯醇為大分子骨架，經過改性，使之同時兼具鄰酚功能基團與抗生物垢功能基團，並進行光固化形成柔順性分子主鏈的抗生物垢塗層材料，並對這兩個體系進行對比和性能最佳化，研究在這一過程中分子的排布、抗生物垢機理,以及材料表面的拓撲結構對生物垢粘附與解粘附的影響。
結題摘要
生物垢的形成會降低大型工業設備（如水處理系統，船體等）的使用壽命，增加能耗，阻止生物垢的形成已經成為材料表面處理的重要研究方向之一。鑒於貽貝蛋白在乾濕態環境下均具有超強粘附功能，本研究從仿生貽貝蛋白思路出發，進行分子結構設計和自組裝，製備出在乾濕態環境下對金屬基材均有良好粘附性的可光固化的抗生物垢塗層材料。本研究一方面以多巴胺為起始原料，製備出系列可光固化的帶有鄰酚結構（提供耐水性粘附功能）的小分子功能單體，與抗生物垢功能分子進行自組裝和光共聚形成塗層材料；另一方面， 以聚乙烯醇為大分子骨架，經過改性，使之同時兼具鄰酚功能基團與抗生物垢功能基團，並進行光固化形成柔順性分子主鏈的抗生物垢塗層材料，並對這兩個體系進行對比和性能最佳化，研究在這一過程中分子的排布、抗生物垢機理,以及材料表面的拓撲結構對生物垢粘附與解粘附的影響。同時在研究過程中，增加了塗層表面的電荷情況對於塗層的抗垢性能的影響結果。最終研究結果表明，多巴胺構築的仿生耐久塗層對於塗層的抗垢性能維持長效起到了關鍵作用。同時塗層表面的圖案化對於生物垢的粘附具有規律性的影響。塗層的陰陽離子電荷平衡或者雙離子結構形式存在，均能夠起到很好的廣譜抗垢效果。同時研究對於細菌、蛋白、細胞三種不同的生物垢在不同的基材表面各自的規律性進行了總結，從機理方面為抗生物垢塗層材料的結構設計提供了方向。
