天津
近日，浙江大学傅维琦团队在国际权威学术期刊发表重要成果。研究团队开发了一种通过将锌(II)-镧(III)双金属金属有机框架（MOFs）引入聚氨酯（PU）基质中构建的长效缓释复合防污涂层。该团队通过精细调控MOF在海水中的自驱动受控降解，实现了生物活性有机配体与抗菌金属离子的协同共释放，在保持极低环境负面影响的同时，实现了卓越的海洋长效防护。这一发现为解决海洋防污涂层在“高效性”与“环境可持续性”之间的长久冲突提供了绿色新策略，也为下一代环保型防污材料的设计提供了重要科学依据与技术支撑。
文章以突破传统重金属基防污涂层（如TBT）对海洋生态系统的严重毒害、以及天然防污剂在体外稳定性不足的瓶颈为技术突破口。团队利用溶剂热法成功合成了四种具有bcu拓扑结构和双齿桥联配位构型的双金属MOF变体（即H2FDA@Gd、H2FDA@Ce、H2OBA@Gd和H2OBA@Ce）作为聚氨酯树脂的活性功能填料。令人瞩目的是，实验室测试证实，这些完全由防污活性单体构筑的骨架结构能够在海水中缓慢、受控地发生水解降解，从而实现活性因子的长期稳定释放，在实地海试中复合涂层展现出优异的防污损能力。这一研究颠覆了传统“被动包裹”的防污缓释模式，在所有变体中，基于4,4'-二羧基二苯醚（H2OBA）构筑的涂层展现出最优异的综合防污性能，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的粘附缓解率分别高达86%和92.5%，对三角褐指藻的附着抑制率达到75.5%。
文章亮点：
首创“本体活性骨架”防污策略，打破了传统防污载体（如改性碳纳米管、微胶囊）仅作为惰性支撑物的局限，直接利用具生物活性的防污分子和抗菌金属离子作为结构单元构筑骨架，使防污骨架的降解本身即成为高效活性因子的精准释放源。
图1.锌(II)-镧(III)双金属MOF防污机制示意图
实现“金属离子-有机配体”的双效功能协同释放，通过受控的配位键水解断裂，同步、定比释放出具抗菌性的金属阳离子（Zn2+/Ln3+）与高活性的有机配体（H2FDA/H2OBA），构建起兼具高效杀菌和微藻附着抑制的双重立体防线。
图2.锌(II)-镧(III)双金属MOF抗菌抗藻性能测试
兼顾卓越的化学防腐屏障与抗微生物腐蚀性能，打破了传统涂层单一物理隔离的局限，降解产生的二羧酸配体能主动与钢基底阳极溶解产生的铁离子螯合，阻滞阳极腐蚀蔓延，配合长效抗菌活性，在42天海洋实海暴露测试中实现了高达76.28%的腐蚀面积缩减，防污防腐效果极为显著。
图3.复合涂层实地海试结果
总结
这项成果不仅成功化解了海洋防污涂层在“高效防污”与“环境可持续性”之间的长期冲突，也为设计下一代绿色环保型海洋防护涂层提供了全新策略与普适蓝图。下一步团队计划开展长期的远海实海试验以评估该涂层系统的多年耐久性，并深入聚焦无机功能填料与有机基质之间的界面工程研究，以进一步提升其在实际海事服役条件下的稳定表现。
研究工作受到浙江大学“百人计划”项目的资助。浙江大学为论文第一完成单位，海洋学院博士研究生马佳豪为第一作者，海洋学院傅维琦研究员为论文通讯作者。
论文链接：
J. Ma, M. Xia, J. Chen, Y. Su, C. Wang, W. Shi, W. Meng, E. Liu, W. Fu*, Zn (II)-Ln (III) bimetallic MOF/polyurethane coatings for sustained antifouling: Synergistic antifoulant co-release enabled by controlled MOF degradation, Progress in Organic Coatings 219 (2026) 110388. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2026.110388
信息来源：浙江大学。
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