海洋生物污染是一个全球性的问题，给海洋工程带来了重大挑战。MXene纳米片和两性离子聚合物是一种很有前景的海洋抗生物污染材料，备受关注。本文中，我们在MXene纳米片表面自组装聚多巴胺层(MXene-PDA)，然后通过迈克尔加成反应将两性离子聚合物(PEIS)引入PDA层，得到两性离子聚合物功能化的MXene纳米片(MXene-PEIS)。通过MXene纳米片与两性离子聚合物PEIS的协同抗污作用，MXene-PEIS表现出了优异的抗污性能(抗菌率提高了88%，微藻黏附密度降低了98%)。此外，将制备好的MXene-PEIS纳米片与自抛光涂层共混，得到了纳米复合防污涂层(MXene-PEIS/ SP)。结果表明，MXene-PEIS/SP涂层具有良好的防污性能，这是由于MXene、PEIS和自抛光涂层之间的协同作用。

 
图1. MXene-PEIS纳米片及MXene-PEIS/SP防污涂层制备工艺。

 
图2. (a) MXene、MXene- pda和MXene- peis的XPS测量光谱;(b) MXene-PEIS N1s的拟合XPS光谱;(c) FT-IR光谱;(d) Zeta电位;(e) XRD图案;(f) MXene、MXene- pda和MXene- peis的TG曲线。

 
图3. (a) MXene、(b) MXene- pda和(c) MXene- peis的TEM图像;(d) MXene-PEIS的高分辨率TEM图像;(e) MXene-PEIS HAADF-STEM图像;以及(f)钛、(g)碳、(h)氮、(i)硫元素对应的EDS图。

 
图4. 观察各组琼脂表面大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长情况。(a、e)控制;(b, f) MXene;(c, g) MXene-PDA;(d, h) MXene-PEIS。

 
图5. PDMS薄膜粘附的杜氏藻和卟啉藻荧光显微镜图像。

  
图6(a) SP、MXene/SP和MXene- peis /SP对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率;(b) SP、MXene/SP和MXene- peis /SP表面黏附的杜氏菌和卟啉的统计结果。

 
图7(a) SP、MXene/SP、MXene- peis /SP在去离子水中的水解随时间的变化;MXene-PEIS/SP在去离子水中水解前后的SEM图像(b)和(c)。
 
      相关科研成果由西北工业大学材料科学与工程学院先进润滑与密封材料研究中心Qian Ye等，于2023年发表在Progress in Organic Coatings（https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2023.107727.）上。原文：Fabrication of zwitterionic polymer-functionalized MXene nanosheets for anti-bacterial and anti-biofouling applications。

转自《石墨烯研究》公众号