學研新創 - 特化材料與應用生技
蛙類啟發之仿生水下抗生物汙染附著表面塗層
2022-01-07
薛涵宇副教授團隊/國立中興大學 材料科學與工程學系

薛涵宇、陳亭綸、陳易辰、曾沛潔、賴郁芳、吳佳穎

海洋污垢生物附著於船舶等水下器具表面,造成嚴重的經濟、環境等廣泛影響,因此本研究以「仿生」概念提出新穎的解決方法,藉由觀察棲息於複雜環境之兩生動物—青蛙,模仿其柔軟能起皺之皮膚構造,且佈滿滑溜液體表面,開發水下抗汙垢生物附著塗層。實驗方法使用簡易且能大面積製造之濕式誘導起皺製程產生軟物質基底之皺褶結構,結合具有自組裝及微相分離特性之嵌段共聚高分子,例如聚苯乙烯-b-聚乳酸(PS-b-PLA),經水解特定鏈段產生奈米孔洞表面,並同時誘導系統起皺,最後在此表面注入環境友善潤滑液,形成如同青蛙皮膚構造之抗汙垢生物附著表面。其中,微米尺度的皺褶結構可產生不利於汙垢生物附著的波紋表面,水解嵌段共聚物特定鏈段進而產生三維奈米網狀孔洞除了以毛細力牽制潤滑液的流失,更提供潤滑液儲存空間,能延長此抗生物附著表面的使用效期。由良好的表面結構鑑定及抗生物附著實驗結果得知,本研究以「仿生」概念成功開發有效的抗汙垢生物附著表面,並具備高透明度、容易塑型、抗冰抗凍、自清潔等特性,且材料便宜、無氟化物使用,不危害環境更利於工業化,可應用於燃料運輸、自潔窗戶、防腐,作為醫療器械和光學儀器的無毒保護塗層,相當具有潛力。

評審推薦
1.藉由濕式誘導釋放起皺過程,結合PLA block copolymer降解產生微孔,矽油填充及覆蓋微孔產生一種具有仿蛙類皮膚,縐折濕滑的防污沾黏效果,構想新穎。
2.具備高透明度、容易塑形、抗冰抗凍、自清潔等特性,且材料便宜、無氟化物使用,不危害環境更利於工業化,可應用於燃料運輸、自潔窗戶、防腐,作為醫療器械和光學儀器的無毒保護塗層,相當具有潛力。
2022年度精進成果
本團隊獲獎迄今以高應用性為目標,朝向商品化邁進,承接上一階段開發的仿生蛙皮軟物質抗汙塗層表面,成功開發可大面積應用之塗料,可於物體表面形成耐用且長效穩定的保護層。此保護層除了原有的表面抗汙性能,亦可針對應用領域達到抗腐蝕、高耐受性等性能,其效果已由實驗證實並發表於國際期刊。此外,高透明度、抗冰凍、抗汙等特性,以及選用工業化生產之原料製造,可塗佈於具高可視度需求、水下或極地等嚴苛環境,不論在學術價值或是工業應用上,極具新穎性及商業應用潛力,目前與各領域如造船、水下光學監測儀器、汙水處理、生醫材料等公司進行小量批次測試,並獲得正面測試結果回饋,說明此研發進程朝向廣泛應用及商品化之目標又更邁進一步。
團隊簡介
薛涵宇
學歷 國立清華大學化學工程學系博士
現職 國立中興大學 材料科學與工程學系 副教授
經歷

■ 國立中興大學材料科學與工程學副教授
自2021/02至今
■ 國立中興大學前瞻理工科技研究中心合聘教授
自2018/01至今
■ 國立中興大學永續農業創新發展研究中心成員
自2018/01至今
■ 國立中興大學材料科學與工程學助理教授
自2016/08至2021/01
■ 台積電先進技術模組發展處主任工程師
自2015/07至2016/07
■ 麻州大學高分子科學與工程學院訪問學者
自2014/05至2015/05
■ 國立清華大學化學工程學系博士後研究員
自2011/10至2014/04

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