2025, Vol. 49
文章信息
- 查世娇, 付晋源, 范廷玉, 王兴明, 张明辉. 2025.
- ZHA Shijiao, FU Jinyuan, FAN Tingyu, Wang Xingming, ZHANG Minghui. 2025.
- 海洋生物污损防污技术研究进展
- Review of marine biological fouling–prevention technologies
- 海洋科学, 49(4): 106-116
- Marine Sciences, 49(4): 106-116.
- http://dx.doi.org/10.11759/hykx20241113001
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文章历史
- 收稿日期：2024-11-13
- 修回日期：2025-02-10
海洋生物污损是海洋资源开发、海洋航运面临的难题之一。在船舶运行时, 附着于船体的污损生物会增加船舶前行阻力, 不仅增加能源消耗, 加速船舶和设备的腐蚀, 而且对生态环境也有不利影响, 破坏生态平衡[1-2]。
海洋中已经发现的污损生物约4 000多种, 海洋污损生物的个体大小、生态特征以及适应温盐程度等特征可以划分为细菌、藻类、原生动物等[3], 其中硅藻(Diatoms)、藤壶(Barnacles)、贻贝(Mussels)等都是具有代表性的污损生物。海洋污损生物群落构成随着附着时间迁移发生4个阶段的变化: 初期细菌附着阶段、藻类附着发展阶段、中期大型污损生物吸附阶段、后期生物群落阶段[4](图 1)。环境因素(温度、盐度、水流速度、光照、pH值等)在一定程度上影响海洋污损生物附着。温度是影响污损生物生长繁殖、新陈代谢、吸附的最主要因素, 20 ℃~28 ℃是最适合海洋污损生物进行生长繁殖和新陈代谢的温度, 当温度大于30 ℃时, 污损生物生物体内的酶受到影响进而影响其生物活性。在适盐范围内, 污损生物可以存活, 但是当盐度达到污损生物适盐范围的一半时, 污损生物的生物活性处于最高值[5]。研究表明其中以藻类为主的污损生物在水体生长繁殖的最佳流速不高于0.05 m/s, 因为高速流体限制海洋污损生物的吸附作用, 抑制其生长繁殖和新陈代谢[6]。防污涂料[7]、海水电解[8]、超声波防污[9]、紫外线防污[10]、机械清洗防污[11]、电化学防污[12]等方法均可防治海洋生物污损。目前, 在船舶、海洋设施、海洋装备等表面刷涂防生物污损涂料是应对海洋生物污损最经济､最高效的措施[13-14]。
1 海洋防污涂料技术
防污涂料是通过改变船舶等涂层表面的表面能、表面润湿性、表面形貌特征、涂料厚度等特性来影响污损生物对船舶表面的附着情况[1], 防污涂料技术按照其防污作用机理不同又分为化学杀生型防污涂料技术、物理非杀生型防污涂料技术、仿生/智能型防污涂料技术。
化学杀生型防污涂料是以可溶性树脂为基料, 在船舶运动、海水冲刷的作用下, 可溶性树脂缓慢释放化学物质, 抑制污损生物的生长繁殖或直接杀死, 表面树脂水解后脱落, 达到防污涂层自动更新和防止污损生物的附着的作用[16-17]。物理非杀型防污涂料如低表面能涂料、光滑表面涂料、纳米结构涂料等, 是借助于防污涂层的亲水、疏水等物理特性, 从而实现防止海洋污损生物附着的目的[18-19]。而仿生/智能型防污如响应型聚合物涂料、模拟鲨鱼(Selachomorpha)皮涂料、可脱落涂层等, 是模仿荷叶、鲨鱼表皮等动植物表面的特殊微/纳结构而制备一种材料能有效提高防污涂料的防污能力[20]。化学杀生型防污涂料在禁用之前以TBT(三丁基锡)为代表的化学杀生型防污涂料在全球范围内被广泛使用, 尤其在船舶涂料领域占据主导地位, 通常应用于船舶涂料、海洋平台防污、水下管道设施防污等领域, 但是该防污涂料具有生物富集性、毒性、持久性、广谱性, 可通过食物链传递, 在环境中不易降解, 破坏海洋生态系统平衡, 对海洋环境有严重负面影响, 同时会引起底泥污染, 长期影响底栖生物。在禁用化学杀生型防污涂料后, 各行业通过水凝胶海洋防污涂料､天然产物海洋防污涂料、污损释放型海洋涂料等进行替代, 以及优化船体设计和航行方式, 可以减少船体表面的生物附着, 但是仍然面临着替代涂料的有效性、环境风险、成本高等挑战。海洋防污涂料技术的类型及各自的特点如表 1所示。
| 防污涂料 | 优点 | 缺点 | 种类 |
| 化学杀生型 | 维护简易、成本低、种类多样 | 防污剂释放速率不稳定、有些防污剂具有毒性 | 天然防污剂 化学合成有机防污剂 铜基化合物防污剂 |
| 物理非杀生型 | 无毒无害、防污时效长、良好防污性能 | 涂料黏附强度较低、力学性能较差、成本较高 | 低表面能防污剂 污损阻抗型防污剂 两亲性防污剂 |
| 仿生/智能型 | 环保、绿色、可降解、低毒性、应用前景可观 | 寿命短、防污普适性低、成本高、技术尚未成熟 | 微结构表面剂 智能自愈防污剂 |
物理非杀生型和智能型防污涂料无生态毒理性, 而化学杀生型防污涂料成本低。有机锡､氧化亚铜作为海洋防污涂料已应用到实际市场, 虽然能有效抑制海洋污损生物附着, 但是因为其本身具有毒性及对海洋生态的污染被禁用或在研其他环境生态友好防污剂在逐步取代。
2 新型海洋防污涂料研究进展防污涂料技术随着高分子材料化学、计算机模型等技术的发展, 开展对新型环境友好型海洋防污涂料的研究越来越受到广泛关注。目前, 国内外研发的新型海洋防污涂料有水凝胶海洋防污涂料、天然产物海洋防污涂料、污损释放型海洋涂料、仿生海洋防污涂料等4类防污涂料[21-23]。
2.1 水凝胶海洋防污涂料水凝胶是通过聚合物和水三维交联形成的高分子网络, 由于其含有大量水, 可形成水化层, 减少污损生物的黏附, 它具有弹性低, 机械性弱的特点[24-25], 水凝胶表面形成高含水量水层降低表面能量, 使微生物难以附着在其表面, 同时弱机械强度和弹性使水凝胶表面易发生微小形变或移动, 进一步干扰微生物附着, 从而实现抑制海洋微生物附着和繁殖(图 2)。目前, 水凝胶防污涂料研究方向有双网络水凝胶防污涂料、两亲性防污涂料、两性离子水凝胶防污涂料等, 其中双网状水凝胶(double networkhydrogels, DN水凝胶)和纳米复合水凝胶因其有各自优越特性受诸多研究学者关注。
DN水凝胶的强度硬度、韧性、等性质均优于同组成的单网状水凝胶。TANG等[26]合成一种具有较高力学性能(拉伸应力1.93 MPa, 拉伸应变8.22, 撕裂能4 584 J/m2), 良好自愈能力(室温静置10 min后韧性/刚度恢复率分别达70.2%/68.0%), 较高黏附能(在玻璃、铝、钛和陶瓷上黏附能分别为645、867、702、579 J/m2)的DN水凝胶, 在室温下可快速自动恢复, 在多次附着、剥离后, 表面的黏附性能仍能很好保留。通过羧基甜菜碱丙烯酰胺(CBAA)和海藻酸钠制备的新型杂化离子共价交联DN水凝胶对非特异性蛋白质、细胞、细菌和藻类的吸附具有高度抗性, 表现出突出的防污性能, 且体内外实验证明该DN水凝胶具有高度的生物相容性、优良的机械性能, 包括高弹性模量(0.28 MPa)、高拉伸强度(0.69 MPa) 以及良好的自恢复能力[27]。同时, 利用海藻酸钠和防污材料n-羟乙基丙烯酰胺制备了具有优异防污性能、生物相容性, 以及比DN水凝胶(CBAA)力学性能更好地共价交联的DN水凝胶, 增强水凝胶性能, 该DN水凝胶具有优异的机械性能, 包括高拉伸强度(1.32 MPa)、高弹性模量(0.31 MPa)和卓越的抗疲劳性[28]。LONG等[29]利用在咪唑与磺酸基间的静电相互作用和在尿素基间的氢键, 制备了一种在室温下具有良好自愈性的水凝胶, 显著提高水凝胶的机械强度, 透析3 d后, 抗拉强度约为1.3 MPa, 断裂伸长率约为720%, 韧性约为6.7 MJ/m–3。TIAN等[30]制备了比传统水凝胶具有更好防污性能的有机弹性体以及纳米复合水凝胶复合防污涂料, 由亲水性聚合物自组装形成的直径为4~14 μm的光滑球状聚集体, 提高了复合涂层的防污性能, 南海海域现场试验表明了纳米复合水凝胶复合防污涂料具有比传统水凝胶更显著防污性能。田澎等[31]通过利用纳米复合水凝胶网络与有机硅弹性体制备了抗菌率可达100%的互传网络, 具有优异的动态脱附能力, 使得藻类(小球藻(Chlorella vulgaris)、舟形藻(Navicula torguatun))附着表面的数量明显下降, 实海试验表明其对大型污损生物有显著防附着防污性能。姜道义等[32]利用银钠米粒子、含硫聚合物制备了可自动修复的银纳米粒子水凝胶, 并且银纳米粒子水凝胶相比于传统水凝胶具有优良的抑菌抑藻能力、表面自修复能力和防污能力, 在korsmeyer-peppas释放模型拟合显示的结果中, 含有硫醚的水凝胶对银的释放具有较高的耐久性, 并且负载银纳米的水凝胶具有99%以上的灭菌性。此外, DONG等[33]利用无皂乳液聚合法在水性体系中将亲脂性单体制成亲脂性单体增黏水凝胶防污涂层, 该涂层具有优良的黏附性, 提高水凝胶黏附基材表面的能力。GUO等[34]利用疏水性聚二甲基硅氧烷和亲水性聚乙烯吡咯烷酮与交联聚二甲基硅氧烷基质相结合, 形成具有良好化学稳定性的可再生防污涂层, 经海洋单细胞硅藻(Navicula parva)附着、实海浸泡等试验表明, 该涂层具有良好的防污脱附作用。
水凝胶海洋防污涂料具有巨大的开发潜力和应用前景, 然而水凝胶防污涂料在实验室研究阶段具有优异的防污性能, 在实际应用方面仍有尚待完善的方面, 水凝胶防污涂料研究重点在于水凝胶防污涂料综合设计, 保持水凝胶防污涂料的力学性能､防污广谱性能、基体黏接性能､自愈性能的综合平衡, 需要材料科学、海洋科学以及计算机模型技术等领域知识交叉融合解决。
2.2 天然产物海洋防污涂料天然产物海洋防污涂料包括陆生源防污涂料、海洋源防污涂料, 具有绿色、环保、可生物降解特质, 是未来海洋防污涂料发展的重要方向[35]。
陆生源辣椒素与硬化催化剂、环氧树脂涂料等物质混合制备防污涂料能有效抑制藤壶生长[36]; 陆生植物夹竹桃(Nerium oleander L.)中提取分离出4种卡多内脂和8种衍生物的抗污研究发现, 其中4种化合物明显抑制藤壶附着(EC50= 0.58~230.67 ng/mL), 对盐水虾表现出中毒或低毒性(LC50=17.23~100 µg/mL, LC50指半数致死浓度), 为天然产物防污涂料提供新思路[37]; 从海洋蔓草(Zostera marina)分离肉桂酸硫酸脂及其类似合成的硫酸盐在极低浓度下能有效抑制藤壶和海洋微生物附着[38]。海洋生物来源的天然化合物在海洋防污材料中也占有重要地位。如海洋链酶菌属(Streptomyces)物种(UST040711-291)提取分离9种内脂类化合物均对藤壶、硅藻(Amphora)等生物附着、生长有明显的抑制作用[39], 且由它们的SAR关系, 合成制备结构简单的丁烯酸内酯对海洋污损生物(多毛类管虫(Hydroides elegans)、藤壶幼虫等)有显著抑制作用能有效防止海洋污损生物聚集; 红藻(Delisea pulchra)体内分离出卤代呋喃酮的衍生物对石莼(Ulva lactuca)、网纹藤壶(Balanus amphitirite amphitirite Darwin)等海洋污损生物具有显著的抑制效果, 其中有些衍生物EC50 < 25 ng/mL时, 有效抑制了藻类的沉降生长, 当质量浓度低于25 ng/cm2, 对海洋细菌有极强抑制作用[40]。
天然产物海洋防污涂料的来源不同造成所得到的防污剂种类不一样, 但大部分天然产物海洋防污剂具有生态、环境友好等优点一直被研究学者们追求。然而, 天然产物防污剂的获取量有限, 高效经济分离提出技术需要被攻破, 天然产物防污剂的种类不同防污机理及释放稳定性也不同, 这些因素限制实际应用[41]。解决天然产物防污剂获取途径以及其与基体树脂间相容性､稳定性等问题, 无毒/低毒、可生物降解的环保性防污涂料是未来海洋防污涂料发展的重要方向。
2.3 污损释放海洋防污涂料污损释放海洋涂料主要是指含氟低表面能防污涂料、或是含硅低表面能防污涂料。污损释放海洋涂料(Fouling Release Coatings, FRCs), 在防污涂料和水接触夹角大于98°时[42], 涂料的防污能力较强。FRCs对后期大型海洋污损生物抑制效果不明显, 在静态体系时该涂料防污能力弱, 而且该涂料的施工成本高[43, 44] (图 3)。
为了改善FRCs静态防污能力, 最新的研究表明利用聚乙二醇(PEG)和疏水基团形成的聚合物具有防污效果[45]。GALHENAGE[46]利用疏水性聚二甲基硅氧烷(PDMS)和PEG改性得到的聚异氰酸酯预聚体制成了AMSIPU涂料, 对细菌､绿藻等生物拥有明显的防污性能。又有研究表明利用具有甲基丙烯酸氧基/氟侧基的聚硅氧烷骨架结构的聚硅氧烷在光聚合法下制备了一系列含氟防污涂料在氟与硅同时存在的聚合物中时, 含氟基团对增强防污涂层硬度有显著效果, 对增强防污涂料的热稳定性､耐水性有明显效果, 同时减小防污涂料表面能大小[47]; 利用三氯生抗菌剂-丙烯酸氟碳脂调聚物、有机硅固化得到FRCs防污涂料, 对大型和微型海洋污损生物(藤壶、硅藻(Navicula incerta)等)均具有优良的综合防污能力, 经6个月的实海浸泡试验后, FRCs防污涂料表面无藤壶附着[48]; GEVAUX等[49, 50]利用末端携带硅烷偶联剂的可降解聚酯材料和有机硅固化后得到一种可降解防污材料, 在质量分数15%可降解聚酯的树脂涂层表面表现出显著的抗藤壶附着性能, 其附着面积小于30%, 提升了FRCs防污涂料在静态体系中防污效果。此外, 通过表面引发ATRP聚合法制备了两性嵌段共聚物功能化SIO2纳米颗粒与PDMS基体共混制备的新型防污涂料具有良好的防污和污损释放性能[51]。改性的全氟烷基的纳米金刚石对聚(二甲基硅氧烷)基聚脲(PDMS-PUa)涂层在实海实验中显示浸泡4个月之后仍具有污损释放能力[52]。
污损释放海洋涂料(FRCs)利用表面化学技术通过调控附着界面环境从而减少海洋污损生物的附着量[53], 但是, 污损释放型海洋防污涂料防污时效短、机械性能差、涂料重复涂覆效果不好、易破损、难修补等特点。近些年以来的研究表明通过聚乙二醇(PEG)和疏水基团形成的聚合物能提升防污材料的静态防污能力。纳米污损释放型海洋防污涂料在实海实验中展现优越的防污能力且保持完整性, 但是这种材料依然存在释放防污机理、抗污损范围以及生态毒理性等问题有待于被研究。现有的涂料技术在自适应响应性、智能可控性需要耦合前沿技术实现创新改进, 但因纳米FRCs涂料有优良环境友好特性, 所以仍具有潜在发展前景[54, 55]。
2.4 仿生海洋防污涂料仿生海洋防污是通过模仿自然界已有动植物的防御机制, 包括生物酶､双电性､表皮黏液等化学防御机制; 微观结构､表面能等物理防御机制, 以及蜕皮、自身清洗等生活习性防御机制等, 从而实现海洋船舶防污[56]。
仿生海洋防污化学防御机制主要通过提取或合成动植物分泌代谢物质, 抑制或杀死海洋污损生物, 如, 环氯酮类化合物抑制大型藻类、真菌、微藻等动植物的效果显著[57]; 合成的异氰化合物及其衍生物对藤壶表现良好防污性能且无生态毒性[58]; 辣椒素衍生物能抑制多种藻类吸附生长[59]; 软珊瑚(Sinularia flexibiis)提取物对苔藓虫(Bugula neritina)幼虫具有显著抑制特性[60]; 受鱼类、青蛙(Rana temporaria)等两栖动物表皮黏液防御机制启发, 利用聚丙烯酰胺多臂聚乙二醇或亲脂单体丙烯酸丁酯、亲水单体丙酸酰胺等物质合成仿生水凝胶涂层, 对蛋白质、藻类有显著抑制效果[61, 62]。仿生微/纳米材料通过降低污损生物与物体表面间的附着力, 进而起到防污效果, 如, 微图案纳米结构氧化铁纤维与超疏水层双表面改性制备仿生防污铁基非晶态涂层表面, 对藻类､牛血清白蛋白等均有良好抑制效果[63]; 根据蚯蚓(Pheretima)、猪笼草(Nepenthes)表面的微观结构防御机制, YANG等[64]制备较高动态稳定性的超润滑表面(SLIPS-500)对芽孢杆菌、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)有良好抑制作用; 由软珊瑚等表面柔软可变性的防御机制角度出发, 制备石墨烯-硅酮弹性体复合材料防污膜, 明显抑制革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌生长繁殖[65]。模仿自然界动物蜕皮的生活习性防御机制而制备防污涂料, 如依据甲壳珊瑚藻(Corallina officinalis)蜕皮的防御机制, DAI等[66]制备两性仿生离子聚合物表面具有抑制海洋假单胞菌(Pseudomonas sp.)附着能力且快速生成、更新; PAN等[67]受到细胞膜外层膜磷酰胆碱防御机制启发, 利用甲基丙烯酸甲酯、三羧酸甜菜碱脂、二烷基单体组成的超支化聚合物制备能够有效抑菌的仿生两性离子涂层。
仿生海洋防污涂料的核心理念是借鉴自然界生物的生存之道, 具有生态环境友好的特点, 因此受到很多国内外学者的追捧研究。仿生防污技术发展方向具有巨大的发展潜力, 但是与基材结合力、力学性能、工艺复杂程度、成本、降解速度等仍然是仿生防污技术的发展关键。提高仿生海洋防污涂料性能, 同时可与纳米水凝胶材料、天然产物防污剂等防污技术相结合, 从而增强涂料防污性能。
不同类型新型海洋防污涂料展现不同防污优越性, 但又因各自技术还存在限制因素未能实现大规模使用。新型海洋防污涂料技术的对比分析如表 2所示, 如何实现降低生存成本, 保证防污涂料抗污性能且良好与基材结合是未来防污涂料技术需要解决的重要问题。
| 防污涂料 | 防污性能 | 成本 | 环境友好性 | 力学性能 | 与基材结合力 |
| 水凝胶型 | 高效, 通过水凝胶的特性形成超亲水表面, 阻止生物附着 | 适中 | 适中, 水凝胶涂层通常具有良好的柔韧性和弹性 | 适中, 通常具有良好的柔韧性和弹性 | 良好, 通过化学键或物理吸附与基材紧密结合 |
| 天然产物型 | 适中, 通过天然抗菌或抗生物附着成分防污 | 高 | 高, 使用天然材料, 对环境影响较小 | 适中, 通常具有良好的柔韧性和弹性 | 适中, 通过物理吸附或化学键与基材结合 |
| 污损释放型 | 高效, 通过释放抗生物附着剂或光滑表面防止生物附着 | 高 | 适中, 释放的化学物质可能对环境有影响 | 高, 通常具有优异的机械强度和耐久性 | 良好, 通过化学键或物理吸附与基材紧密结合 |
| 仿生型 | 高效, 通过模仿自然界的防污机制防止生物附着 | 适中 | 高, 通常使用无害材料, 不释放有害物质 | 中等, 通常具有良好的柔韧性和弹性 | 良好, 通过化学键或物理吸附与基材紧密结合 |
随着近年人工智能(Artificial Intelligence, AI)技术的兴起, 人工智能辅助设计新型防污涂料技术成为一项新型防污涂料研究热点。人工智能辅助设计新型防污涂料是指利用人工智能实现对人类智能的模拟与扩展, 通过学习、推理、判断等方式实现对涂料的自动化控制和智能化决策。目前, AI技术在涂料行业包括: 配方设计、质量控制、性能预测、生产制造等方面[68]。
在涂料配方设计中, AI技术通过机器学习、深度学习等方法实现涂料配方的自动化、智能化设计, 提高涂料配方的精度和效率。德国化工公司Covestro开发的Covestro i3D-Design Studio系统可以设计新的涂料配方, 并在实验室进行验证, 大大缩短实验测试时间, 减少试错成本, 提高产品开发效率, Covestro公司利用该系统开发一种具有高耐磨性、高耐候性的新型水性涂料, 成功投入市场。国内华润油漆公司通过引入AI技术, 成功开发一款能够自动调配涂料的系统, 提高了涂料的品质和效率, 目前已申请相关专利。奥普涂料与中国科学院通过合作利用AI技术研发出“智能配色系统”, 该系统可通过扫描样品颜色的方式, 自动生成配色方案, 减少人力成本和涂料浪费。在涂料生产制造中, AI技术已经取得较大进展, 在AI技术辅助下涂料生产设备可以自动控制生产过程, 优化涂料配方, 提高生产效率和涂料品质。德国Dürr AG公司利用AI技术开发一款基于人工智能的自动喷涂控制系统, 可以自动调整喷涂机的喷涂量和喷涂速度, 优化涂料的均匀性和质量, 分析不同涂料的性质和喷涂参数, 以实现最佳涂装效果。通用电气(GE)基于AI技术研发了一种涂料制造质量控制系统, 该系统可以在涂料生产过程中自动分析并识别缺陷, 利用计算机视觉技术和深度学习算法, 检测缺陷如气泡、皮膜、斑点等, 自动将涂料分为良品和不良品, 显著提高了生产效率, 同时保证了涂料的品质[69]。
随着AI技术成熟, AI辅助作用在新型防污涂料技术中的地位越来越重要。AI技术在涂料配方、生产流程优化以及涂料产品性能预测和材料控制等方面有非常广阔的发展前景与机遇。
4 结语海洋资源尤其是深海资源的开发与利用具有重要的战略意义, 然而进行海洋资源的开发都离不开海洋装备入海作业。船舶等海洋装备长期浸泡在海水中受海水腐蚀以及污损生物黏附与污染, 不仅增加船舶等前行阻力消耗能源, 而且损害海洋生态环境。因此, 海洋污损生物治理对发展海洋经济维护海洋生态具有重大意义。本文归纳总结4种新型海洋防污防污涂料的研究现状以及瓶颈问题, 并得出以下结论。
(1) 水凝胶防污涂料具有低表面能、低弹性模量、表面光滑等涂料特性, 对污损生物有明显的防黏附性能, 有极大发展潜力的环境友好型的防污涂料。然而, 其仍然存在着力学性能差、与基材黏合力弱等问题需要解决。
(2) 天然产物海洋防污涂料具有无毒、广谱、可生物降解、来源丰富等优点, 是海洋防污涂料的一个重要发展方向, 但是天然产物海洋防污涂料的广泛应用仍然面临着防污剂如何持续均匀释放、防污剂与基体树脂如何相容等尚待解决的技术问题。
(3) 污损释放海洋防污涂料具有性能可控、使用简便、经济高效等优良特性, 但是解决防污涂层中防污剂的可控释放是污损释放型海洋防污涂料发展的关键, 可以通过使用智能材料实现在不同刺激下防污剂的可控释放, 开发出绿色、高效、经济的防污涂料。
(4) 仿生海洋防污涂料具有绿色环保、高效、环境兼容性好等优点, 受到国内外广泛关注, 但是与基材结合力弱、力学性能差、工艺复杂、成本高等问题极大限制了仿生防污技术的发展, 可将多种海洋仿生防污技术结合使用, 高效提升涂料防污能力。
海洋污损生物附着过程中由于有机化合物如蛋白质、多糖和蛋白聚糖组成的调理膜被物理吸收到暴露的基底上最终导致生物附着。而两性聚合物材料能有效阻止蛋白质等的附着, 天然产物剂的纳米开发技术有助于抗污剂的缓慢释放, 与基材结合更有赖于水凝胶材料技术。此外CRISPR等基因编辑技术在动植物遗传育种、生物医疗等领域得到广泛应用, 通过在基因组水平进行基因的定点插入/缺失突变、敲除、多位点同时突变和小片段删除等基因编辑的精确操作, 研发对海洋污损生物附着具有特异性抑制作用的生物制剂[70]。基因编辑技术辅助有助于针对不同类型海洋污损问题定向设计或寻找生物抑制剂, AI技术辅助在定向控制防污涂料生产成本, 提高涂料防污性能等方面具有一定优势。未来, 人工智能将引领涂料领域技术革新, 实现涂料行业的高质量、高效率、可持续发展。目前基因编辑只限于模式生物和少数海洋生物, 在应用过程中编辑效率和精确度不高, 影响了基因编辑技术在海洋生物制剂的应用, 未来, 基因编辑技术的广范应用任重而道远。当然4种海洋防污涂料技术基础研发是实现海洋防污涂料规模化应用的重要理论。总之, 实现这4种海洋防污涂料技术的融合应用可推动实现海洋防污涂料的绿色商业化, AI技术和基因编辑技术将发挥最大工具作用。
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