全球首創 興大團隊從蛙類皮膚獲靈感研發抗藻塗料

羅智華 |2021.09.22
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第一作者興大材料系博士生陳亭綸(左)與副教授薛涵宇(右)從蛙類皮膚獲得研究靈感。圖/興大提供

【記者羅智華台中報導】台灣蛙類生態豐富,不只棲息十多種特有種青蛙,更成為學術研究的靈感來源。像是中興大學材料系團隊,就從蛙類柔軟滑溜的皮膚,研發出全球首創可抗水中生物附著的「仿生塗料」,可應用於飛機抗冰、船體潛艦表面抗汙等多元用途,研究成果榮登材料頂尖期刊《先進功能性材料》,受國際學界關注。

帶領團隊研究的興大材料系副教授薛涵宇表示,此研究是從觀察多種台灣本土特有種青蛙的表皮型態後,發現青蛙皮膚具有柔軟能起皺且滑溜的特性,因而獲得啟發。他談到,當我們把蛙類皮膚放大三萬倍後,可發現青蛙丘狀突起的表面上,散佈著點狀或溝槽等微米型態,這些孔洞溝槽有助於青蛙分泌潤滑液的儲存。

也就是說,蛙類皮膚之所以能具備抗藻與抗汙功能,是因為蛙類皮膚表面結構,可儲存及保留蛙皮分泌的滑液,而形成獨樹一格的抗汙劑。這樣的皮膚特性也讓團隊靈光一閃,成功研發出可抗水中生物附著的多功能仿生塗料。

薛涵宇表示,在潮濕環境下,細菌、藻類等水下生物下會逐漸附著在船舶等器具表面,日積月累下來不僅造成髒汙,還會導致表面結構損壞。以船舶為例,當汙垢生物附著於船體表面,除會降低船隻航行速度與增加能源消耗,更會進一步傳播汙垢生物,影響生態平衡。不只如此,若這些細菌或生物進到精密電子儀器內部,還可能損壞儀器,造成經濟損失。

為此,團隊透過創新研發的高分子合成技術,在微米等級的皺褶表面上製造奈米孔洞,並在表面注入潤滑液,藉此形成仿蛙類皮膚的滑溜表面。團隊表示,這些皺褶曲面因表面不平坦,所以不利藻類附著其上,加上奈米孔洞具有可吸附矽油功能,可形成穩定滑液表面,讓汙垢生物不易沾黏,而擁有良好抗汙、抗藻能力,未來可應用於水下光學設備清潔、船體潛艦與離岸油槽抗汙等用途。


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