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  近日，東北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王福會教授團隊徐大可教授課題組針對上述問題，受到天然微生物的自調(diào)節(jié)定植過程的啟發(fā)，首次提出利用比表面積大、表面化學(xué)可調(diào)、界面粘附性強的生物被膜框架制備超滑涂層的新思路。相關(guān)內(nèi)容以“Harnessing Biofilm Scaffold for Structurally Adaptative Slippery Surfaces with Integrated Antifouling and Anti-Corrosion Properties”發(fā)表于國際權(quán)威期刊Angewandte Chemie。東北大學(xué)李祥宇特聘研究員和材料學(xué)院碩士生張潤晴為共同第一作者，徐大可教授、李祥宇特聘研究員、崔苗苗副教授為共同通訊作者，東北大學(xué)為第一完成單位和唯一通訊單位。

  鑒于“取之海洋，用之海洋”的理念，研究人員合理選擇了具有優(yōu)異成膜能力的海洋嗜中溫黏著桿菌，制備出一種環(huán)保、高粘附、柔性的新型自適應(yīng)超滑涂層。與傳統(tǒng)需要表面預(yù)處理的涂層不同，自生長可控的生物被膜不受基底材料的種類與形貌的限制，按需組裝形成高穩(wěn)定的微納米結(jié)構(gòu)框架，作為疏水潤滑油的納米儲存器。這種可再生的生物被膜材料可實現(xiàn)涂層的放大和可持續(xù)生產(chǎn)。由此產(chǎn)生的光學(xué)透明和高度柔韌的超滑涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的自清潔性能，可有效排斥水性和油性污染液體。更重要的是，嗜中溫黏著桿菌致密的生物被膜結(jié)構(gòu)具有獨特腐蝕抑制性能，通過與超滑界面的協(xié)同作用，實現(xiàn)對于包括蛋白質(zhì)、細(xì)菌、藻類在內(nèi)海洋污損生物的廣譜防污，并有效抑制金屬材料的腐蝕過程。該研究不僅為基于防腐生物被膜的功能材料研究提供了獨特的視角，而且為自適應(yīng)、可定制生物被膜在能源和環(huán)境領(lǐng)域的潛在應(yīng)用提供了啟示。

圖1. 基于生物被膜自適應(yīng)框架的超滑防污防腐涂層（TM@SLIPS）。

圖2. TM@SLIPS的制備過程與形貌組成表征：a) 涂層制備流程圖；b-d)防腐微生物（T. mesophilum D-6）與腐蝕性微生物（S. oneidensis）的成膜能力差異；e) 涂層不同制備階段的AFM圖像；f) 硅烷化后的T. mesophilum D-6的TEM圖像及EDS分析；g-i) 涂層的表面化學(xué)組分分析。

圖3. TM@SLIPS光學(xué)特性與超滑性能：a-b) TM@SLIPS的高透明度；c) 生物被膜厚度對涂層的浸潤性影響；d) TM@SLIPS在不同傾斜角度、不同體積下的水滑動速度；e) TM@SLIPS對不同液體均表現(xiàn)出優(yōu)異的超滑性能；f-g) TM@SLIPS的基底普適性。

圖4. TM@SLIPS的多尺度普適、放大應(yīng)用：a) TM@SLIPS對不同污染液體的廣泛自清潔特性；b-d) TM@SLIPS的拓?fù)湫阅芷者m性；e) TM@SLIPS在受限空間的應(yīng)用性；f) TM@SLIPS的可定制功能；g) TM@SLIPS具有出眾的柔性； h) TM@SLIPS的放大制備。

圖5. TM@SLIPS的防腐性能評估：a-b) 涂層有效抑制不同極端環(huán)境下的腐蝕行為；c-h) 基于防腐生物被膜的超滑涂層具有更優(yōu)異的微生物腐蝕抑制效果。

圖6. TM@SLIPS的防污性能評估：a-c) 抗蛋白黏附性能；d-e) 抗細(xì)菌黏附性能；f) 抗海洋微藻性能及其在漁網(wǎng)防污展示。

  以上工作獲得了國家杰出青年科學(xué)基金、國自然青年科學(xué)基金、中國博士后創(chuàng)新人才支持計劃、中國博士后科學(xué)基金面上項目、遼寧省自然科學(xué)基金科研啟動項目、海洋關(guān)鍵材料全國重點實驗室開放基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金海上風(fēng)電聯(lián)合基金、海洋涂料國家重點實驗室開放課題、中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)項目的支持。

作者簡介：

  徐大可，東北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者。主要從事金屬材料的微生物腐蝕行為、機理和防治的相關(guān)研究及抗菌金屬材料和海洋防污涂層的研發(fā)。以第一作者或通訊作者發(fā)表高水平論文160余篇，其中4篇入選ESI熱點論文，12篇入選ESI高被引論文：總引用13500余次，H因子65，已發(fā)表論文包括Nature Reviews Microbiology、Advanced Materials、Angewandte Chemie、Advanced Functional Materials和CorrosionScience等。入選2021全球頂尖前10萬科學(xué)家榜單、全球前2%頂尖科學(xué)家2020-2024榜單以及愛思唯爾高被引學(xué)者2023和2024榜單。主持國家自然科學(xué)基金委國家杰出青年科學(xué)基金項目，國家自然基金委聯(lián)合重點項目(2項)、973專項服務(wù)課題、國家重點研發(fā)計劃課題、教育部項目基本科研業(yè)務(wù)費交叉融合重點項目等科技部、基金委、企業(yè)項目30多項，總經(jīng)費超過4000萬元。已授權(quán)1項PCT國際專利和15項國內(nèi)專利。