神奇潤滑劑讓貽貝不「黏人」

貽貝在非灌注（左）和灌注（右）表面的黏附力學圖。圖片來源：材料人網

貽貝是一種宏觀結垢生物體，可以附著在大多數固體表面，對海洋和水產養殖業造成嚴重的經濟及生態影響。近日，來自美國哈佛大學、新加坡南洋理工大學等大學的研究人員，在《科學》上發表了一篇關於利用潤滑劑注入材料進而防止貽貝黏附的文章。文中介紹了注入潤滑劑的表面可成為新型防水塗料，具有很好的防止生物污染能力。將不混溶、不反應的液體潤滑劑覆蓋在固體基材上，以防止其與貝類與材料直接接觸。

本實驗研究表明，潤滑劑輸注是減輕海洋生物污染的有效方法，而且進一步提供了防止粘連的物理機制。在實驗室模擬環境及海洋真實環境下，潤滑劑注入塗層后超低的黏合強度可以使得貽貝附著力減弱。在沉積的黏合蛋白觀察中，從納米尺度接觸力學的分子尺度表徵到宏觀觀察，都表明通過潤滑劑輸注可以使得貽貝的結垢機械感應能力大大減少，阻止黏合劑的線性分泌，並減少分子黏附力。

研究人員表示，穩定的液體保護表面可以通過兩種一般策略進行設計。首先，潤滑劑可以干預化學功能化的粗糙度特徵，使得范德華力和毛細管力的擴散和保留；第二，聚合物網路可以用潤滑劑注入，以形成一種三維（3D）凝膠，具有自補充的潤滑劑覆蓋層。

除了維度（2D與3D）之外，兩種方法所得材料的彈性模量有很大的不同。文中推測，因為潤滑劑注入的塗層在排斥有機液體、水，減少細菌、血液和藻類的結垢方面特別有效，所以它們可以有效地防止貽貝黏附。

有潤滑劑注入的表面材料對抗貽貝（其中最普遍的海洋大分子物質之一）表現出顯著非結垢活性。研究人員在多個長度尺度上的綜合研究發現這種防污性能的基本機制。首先，潤滑劑覆蓋層可能會幹擾貽貝在檢測到固體表面時觸發黏合劑行為的機械感測機制。第二，所得的材料附著強度較低。夾帶的潤滑劑影響黏附的分子作用，其通過閥效應降低宏觀黏附性。

重要的是，該法可以製成噴塗材料，允許在任意表面上容易的大規模應用，並且由於潤滑劑在聚合物塗層的擴散可以有效補充而具有長久的性能。研究結果表明，潤滑劑注入的材料有望解決與海洋生物污染有關的重要經濟和生態負擔，特別是那些由貽貝物種入侵引發的生物污染。（李惠鈺）