东南大学武浩/冉千平团队AFM：“半月板”仿生设计破解自修复防污材料“强度-韧性-自愈”互斥难题

主要观点总结

本文介绍了东南大学材料科学与工程学院冉千平教授团队突破海工基础设施表面防护涂层面临的高强机械性能与长效抗污能力双重挑战的研究成果。该团队受到灵长类膝关节结构的启发，提出了一种“半月板仿生分层网络插层策略”，在刚性聚酰亚胺主网络中引入含双酚链段的聚氨酯柔性第二网络，实现了涂层材料的力学性能和抗污能力的协同提升。研究成果发表于《Advanced Functional Materials》。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景与挑战

海工基础设施的表面防护涂层面临高强机械性能与长效抗污能力的双重挑战。微生物、贝类和藻类的附着以及环境因素如海浪冲击、温差波动等会导致材料腐蚀、设备效率下降、能耗升高等问题。

关键观点2: 研究方法与策略

冉千平教授团队受到灵长类膝关节结构的启发，提出了一种“半月板仿生分层网络插层策略”，在刚性聚酰亚胺主网络中引入含双酚链段的聚氨酯柔性第二网络，模拟股骨 / 胫骨与半月板间的力学协同关系。

关键观点3: 研究成果

研究结果表明，该策略使涂层材料的杨氏模量、断裂韧性和拉伸强度均有显著提升，同时修复效率大幅提升。此外，材料的抗生物污损能力也显著增强。

关键观点4: 研究意义

该研究实现了传统功能材料在力学性能与功能性之间的协同突破，为面向复杂海洋服役环境的智能防护材料提供了全新设计路径，也为多性能协同聚合物材料的构筑提供了重要思路。