蛙類皮膚啟發 興大全球首創仿生抗藻塗料登國際期刊
蛙類柔軟滑溜的皮膚,促發中興大學材料系副教授薛涵宇團隊的研究靈感,研發出一種可抗水中生物附著的多功能仿生塗料。這款從蛙皮衍生的仿生抗藻塗層是全球首創,未來可應用在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,研究成果將在10月刊登於材料頂尖期刊「先進功能性材料」還獲選是內頁封面故事。
興大材料系副教授薛涵宇表示,細菌、微型藻類、藤壺、貽貝等水下生物,在潮濕環境下會附著在船舶等水下器具的表面,造成髒損,長期除了影響器具外觀,也會造成表面結構損壞,若汙垢或細菌等髒汙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。
以大型船舶為例,一旦汙垢生物附著於船體表面,經長時間積累後,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。
興大全球首創的「抗藻塗料」模仿兩生類動物青蛙皮膚,具柔軟性能起皺、滑溜,研究團隊觀察多種台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,這些孔洞溝槽有助於分泌潤滑液儲存,因此,他們歸結蛙類皮膚具抗藻與抗汙作用,是來自表面多尺度微結構,可儲存並保留蛙皮所分泌的滑液。
薛涵宇的研究團隊,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,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。
研究團隊多次實驗,確定仿生的滑溜表面,可讓生物汙垢不易沾黏,進而隨著水流而脫附,進一步強化結構性表面抗汙能力,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汙垢附著能力,能應付不同環境,如淡水與海水中的多樣藻類。
這篇論文的第一作者是博士生陳亭綸,他從實驗設計到樣品製備皆具獨創性,感謝興大簡麗鳳教授與彰師大王瑋龍教授提供藻類,東華大學楊懿如教授提供青蛙樣品,讓這項研究成為純本土團隊跨領域合作。
薛涵宇表示,台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,希望協助解決台灣本土的問題,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
延伸閱讀
贊助廣告
商品推薦
udn討論區
- 張貼文章或下標籤,不得有違法或侵害他人權益之言論,違者應自負法律責任。
- 對於明知不實或過度情緒謾罵之言論,經網友檢舉或本網站發現,聯合新聞網有權逕予刪除文章、停權或解除會員資格。不同意上述規範者,請勿張貼文章。
- 對於無意義、與本文無關、明知不實、謾罵之標籤,聯合新聞網有權逕予刪除標籤、停權或解除會員資格。不同意上述規範者,請勿下標籤。
- 凡「暱稱」涉及謾罵、髒話穢言、侵害他人權利,聯合新聞網有權逕予刪除發言文章、停權或解除會員資格。不同意上述規範者,請勿張貼文章。
FB留言