蛙类皮肤启发 兴大研发多功能抗藻涂料登国际期刊

第一作者兴大材料系博士生陈亭纶(左)与薛涵宇副教授(右)。(中兴大学提供／李侑珊台北传真)

蛙类皮肤柔软滑溜，促发中兴大学材料系副教授薛涵宇团队获得灵感，研发出可抗水中生物附着的多功能仿生涂料，以蛙皮开发而成的仿生涂层为全球首创，未来可应用于船体潜舰与离岸油槽表面抗污、飞机抗冰、水下光学设备自清洁等多元用途，研究成果将于10月刊登于材料顶尖期刊《先进功能性材料》(Advanced Functional Materials)，并获选为封面故事。

薛涵宇表示，细菌、微型藻类、藤壶、贻贝等水下生物，在潮湿环境下会附著于船舶等水下器具表面，造成脏损，此类水下污垢生物除了影响器具外观并造成表面结构损坏外，也会造成经济与环境巨大的影响。

薛涵宇提到，以大型船舶为例，一旦污垢生物附著于船体表面，经过长时间积累后，大量的附着生物将增加船体的负载，不仅减缓航行速度，更间接导致能源消耗的增加。船只航行至世界各地，也会将污垢生物散播，以外来物种身分进一步繁殖，破坏当地生态平衡。特别是当污垢或细菌等脏污进入精密电子仪器内部，可能造成仪器的损坏，带来更巨大的损失。

这项研究模仿两生类动物青蛙皮肤具有柔软能起皱且滑溜的特性，观察多种台湾本土特有种青蛙的表皮型态后获得启发。薛涵宇指出，蛙类皮肤放大3万倍后，可发现其丘状突起表面散布点状或沟槽等微米型态，而这些孔洞沟槽有助于分泌润滑液的储存，因此归结蛙类皮肤具抗藻与抗污作用，是来自于表面多尺度微结构可储存并保留蛙皮所分泌的滑液。

研究团队以独创的高分子合成技术，在微米等级的皱褶表面上制造奈米孔洞，并在表面注入润滑液，如矽油等，形成仿蛙类皮肤的滑溜表面，皱褶曲面因表面不平坦不利于藻类附着，形成结构性抗藻能力，而奈米孔洞则具强大的毛细力，可吸附矽油，形成稳定且长效型的滑液表面，可让滑液不因洋流等剪切力的冲击而快速流失，此滑溜表面可使生物污垢不易沾黏，进而随着水流而脱附，进一步强化结构性表面抗污能力。同时，在动态环境与不同藻类种类中测试，皆证实此种涂层具有长效性的抗生物污垢附着能力，能应付不同环境，如淡水与海水中的多样藻类。

薛涵宇强调，未来将尝试降低材料成本与技术门槛，从高分子材料出发，跨領域整合材料化学与界面科学，调控奈米混成材料的型态与组成，进一步推广至工业界实现产品化的可能。

团队表示，论文第一作者博士生陈亭纶为主要执行者，从实验设计到样品制备皆具独创性，特别感谢兴大简丽凤教授与彰师大王玮龙教授提供藻类，感谢东华大学杨懿如教授提供青蛙样品，促成本土团队跨领域合作。