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2021-10-19以青蛙皮膚為發想 中興大學研發出多功能仿生抗藻塗料 478 期

Author 作者 整理報導|李依庭

(Photo by mbq on Unsplash)

兩生類的青蛙,一般給人皮膚光滑,摸起來會有滑溜觸感的印象。而青蛙皮膚之所以會如此光滑的原因,在於皮膚裡面含有豐富的黏液腺,能進一步幫助氣體交換。近期,蛙類柔軟滑溜的皮膚更促發中興大學材料系薛涵宇副教授團隊的研究靈感,研發出可抗水中生物附著的多功能仿生塗料。

一般來說,細菌、微型藻類、藤壺、貽貝等水下生物,會在潮濕環境下附著於船舶等水下器具表面,造成髒損。這類水下汙垢生物除了影響器具外觀並造成表面結構損壞外,也會對經濟與環境造成巨大的影響。

因著青蛙皮膚具有柔軟能起皺且滑溜的特性,研究團隊觀察多種臺灣本土特有種青蛙的表皮型態後發現,將蛙類皮膚放大3萬倍後,可以看到其皮膚上具有丘狀突起,表面散布點狀或溝槽等型態,而這些孔洞與溝槽更有助於蛙類儲存其皮膚分泌的潤滑液。這項發現意味著蛙類皮膚之所以能抗藻、抗汙的關鍵,關鍵就是來自於其皮膚表面的多尺度微結構,可儲存並保留蛙皮所分泌的滑液。

研究團隊進一步將此發現應用在仿生技術上,開發出具備獨創性、也是全球首創的仿生塗層,未來將可望應用在船體潛艦與離岸油槽的表面抗汙、飛機抗冰、水下光學設備自清潔等不同面向。此研究成果預計將於10月刊登於材料頂尖期刊《先進功能性材料》(Advanced Functional Materials)。

薛涵宇表示,以大型船舶為例,一旦汙垢生物附著於船體表面,在經過長時間積累後,大量附著生物將增加船體負載,不僅減緩航行速度,更間接導致能源消耗增加。船隻航行至世界各地,也會將汙垢生物散播,使牠們以外來物種身分進一步繁殖,破壞當地生態平衡。不僅如此,一旦汙垢或細菌等髒汙進入精密電子儀器內部,更可能造成儀器損壞,帶來巨大損失。

由於臺灣屬於亞熱帶海島型國家,氣候潮溼、淡水池塘湖泊散布,藻類容易生長。透過此研究提出的有效抗藻對策,希望能協助解決臺灣本土的民生、社會、環境問題。未來薛涵宇也將嘗試降低材料成本與技術門檻,從高分子材料出發,跨領域整合材料化學與界面科學,調控奈米混成材料的型態與組成,進一步推廣至工業界,期望能將此仿生塗料產品化。

新聞來源
中興大學,〈蛙類皮膚啟發興大研發仿生多功能抗藻塗料登國際頂尖期刊〉,2021年9月24日。