在许多现代工业中，产品表面经常面对灰尘、油污、藻类或微生物。这些因素会使设备快速老化、难以清洁并增加维护成本。为了解决这些问题，科学家们开发了防污材料——也称为 anti-fouling materials。
防污材料是什么？
这是指一类能够防止污物附着在表面的材料或涂层。不仅能防尘、防油，还能阻隔水分、盐分、细菌或藻类。因此，这类材料被广泛应用于多个行业，典型包括船舶涂层、室内装饰、电子产品、医疗器械以及太阳能面板。
防污材料的工作原理
这种材料主要有两种工作机制，包括被动机制和主动机制。两者常常结合使用，从而实现持久且广泛的防污效果，即使在苛刻环境中也能保持稳定。
被动机制依赖于表面的物理特性。当表面设计为超疏水时，水滴的接触角可达到150°以上，污物很难附着。这样的涂层就像荷叶一样，水和灰尘会自然滑落。
主动机制则依赖化学反应。一些涂层具有光催化性能，在紫外光照射下能分解有机物，从而使表面不仅能防污，还能自清洁
典型的防污材料与技术
SiO₂ 超疏水涂层
这种材料利用纳米技术在表面形成微米-纳米结构，使水滴接触角大于150°。水和灰尘无法附着，因而具有显著的“自清洁”特性。常用于防雨防污玻璃、太阳能电池板和各种需要长久洁净的户外表面。
氟聚合物 (PTFE)
以优异的疏水和疏油性能著称，能够形成极其光滑且难以附着的表面。广泛用于耐高温工业涂层、不粘附细菌的医疗器械以及耐强腐蚀化学的应用中。
硅酮涂层
能形成柔软而有弹性的薄膜，防污能力中等但非常容易清洁。常用于卫生要求较高的场所。在航海业中，它能防止海洋生物（如藤壶和藻类）附着于船体，同时也应用于室内装饰和实验室表面，因其具备耐湿和轻度防粘性能。
光催化 TiO₂
在紫外光激发下，TiO₂ 会生成自由基，能分解表面的有机物、细菌和污垢。这是一种先进技术，应用于自清洁玻璃、建筑幕墙和户外广告牌，能够在无需化学清洗的情况下保持表面明亮洁净。
聚氨酯和丙烯酸结合助剂
加入氟聚合物或硅酮后，涂层能达到优异的防污效果。是木材家具和室外木结构的常见选择。尤其是 Covestro 已经研发了多种水性双组分聚氨酯体系（Bayhydrol A 搭配 Bayhydur），具备卓越的防污性能。当与氟聚合物或硅酮助剂结合时，涂层成为 easy-to-clean coating，广泛应用于室内家具、室外表面以及工业涂层。
防污材料在工业生产和航海中的应用
工业生产
在现代生产中，防污材料已成为必不可少的选择。在工业机械上，涂层能阻挡灰尘、油污和化学品附着，不仅减少清洁成本，还能延长设备寿命。在塑料注塑模具和挤出设备中，它能减少聚合物残留，降低次品率并缩短停机时间。
在输送带、料仓和储料斗中，防污涂层能防止粉末、颗粒或水泥等原料粘结，从而保持物料流动顺畅，避免堵塞。此外，太阳能面板和工业玻璃也利用该技术实现自清洁效果，使能量吸收率最大化，同时降低户外维护成本。
航海业
航海环境极其严苛，是防污材料展现价值的重要领域。船体长期面临海藻和生物附着，这会增加航行阻力，使燃料消耗上升。防污涂层能显著降低阻力，节省高达40%的燃料并减少二氧化碳排放。
螺旋桨和推进器同样需要保护。一旦附着生物，其旋转效率会降低，导致震动和能耗增加。防污涂层能保持平衡并延长使用寿命。
水下传感器和声呐设备要求表面保持清洁以确保信号准确，防污涂层能保证其长期稳定运行。即使是渔船、快艇和游艇也能受益，减少生物附着后速度更稳定，清洗频率也大幅下降
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