【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋防污涂料技术，特别涉及一种基于仿生纤毛的4d多响应超润滑防污涂料及制备方法。
技术介绍
1、水下机器人、无人潜航器和海洋浮标工作站等浅海设备在科研、经济等领域显现出巨大的应用潜力。然而海洋设备在海洋环境中运行时，容易受到海洋生物的污损，给人类的生产和生活带来了很大影响，造成巨大经济损失。解决海洋生物污损问题的手段中最简单也是最有效的方法就是涂覆海洋防污涂料。
2、国际海事组织已于2008年1月起禁止全球范围内使用难以生物降解、具有致畸性的三丁基锡防污涂料，因此环保防污涂料受到广泛关注。润滑液体注入多孔超润滑表面(slippery liquid-infusedporous surface:slips)由于具有低表面能、低杨氏模量和动态润滑的表面而引起了持续的关注。传统防污涂层的防污维度一般为二维或三维，即仅限于涂层的2d平面或3d的表面微结构。然而，海洋生物污损的形成过程是一个四维的过程，其中包括时间和空间的多重维度。因此，为了防止海洋污损生物的附着，防污技术也应当从时空的4d维度进行防污过程的调控，需要通过不同的响应方式，实现分别从时间和空间对防污模式进行按需调整。此外，传统的海洋防污涂料只有单一的防污模式，不能满足不同场合和时间的需要。因此，4d多响应防污涂料具有巨大的研究潜力。
技术实现思路
1、本专利技术拟解决传统防污涂料的防污效果有限和防污过程维度较低的问题，为克服现有技术的不足，提供一种基于仿生纤毛的4d多响应超润滑防污涂料及制备方法。>
2、为解决技术问题，本专利技术的解决方案包括以下步骤：
3、步骤(1)zif-8的制备：
4、溶液a：将1-100重量份2-甲基咪唑溶于100-1000重量份溶剂α。
5、溶液b：将1-100重量份锌盐溶于100-1000重量份溶剂α。
6、将溶液b加入溶液a中，并在10-1000rpm下搅拌10-100min。离心分离得到固体后，用溶剂α洗涤并离心分离得固体，冷冻干燥得到zif-8。
7、步骤(2)负载光响应no释放剂的zif-8的制备：
8、将步骤(1)中制备的1-100重量份的zif-8和1-100重量份的光响应no释放剂分散在100-1000重量份溶剂α中。在常温下搅拌1-4h，离心分离得固体后，用溶剂α洗涤并离心分离得固体。冷冻干燥得到负载光响应no释放剂的zif-8。
9、步骤(3)防污涂料的制备：
10、在1-100重量份的ecoflextm商品化有机硅的a组分和等重量份的ecoflextm商品化有机硅的b组分中，加入1-100重量份的上述步骤(2)制备的负载光响应no释放剂的zif-8、1-100重量份的磁性粒子、1-100重量份的润滑油、1-10重量份的配套有机硅固化促进剂、1-100重量份的溶剂β，分散均匀后得到防污涂料。
11、步骤(4)涂装和使用方法：
12、清理干净待喷涂表面，将步骤(3)所述防污涂料以空气喷涂的方式均匀涂覆在待喷涂表面，湿膜的涂覆厚度为500-5000μm。在基材正下方以0-10cm的距离放置与基材等大的汝铁硼永磁体，在磁场下自组装形成纤毛结构。在通风干燥的常温条件下充分干燥后，移除永磁体，得到基于仿生纤毛的4d多响应超润滑防污涂料。
13、进一步的，该涂层使用时，在涂层下方或上方须配制磁场方向连续交变的磁场，以驱动仿生纤毛的磁响应连续运动。
14、本专利技术中，所述锌盐是指：六水合硝酸锌或二水合乙酸锌中的一种。
15、本专利技术中，所述光响应no释放剂是指n,n'-二仲丁基-n,n-二亚硝基-1,4-苯二胺(bnn6)。
16、本专利技术中，所述溶剂α是指：水、甲醇、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
17、本专利技术中，所述溶剂β是指：四氢呋喃、二甲苯、乙酸乙酯、正己烷中的一种或多种。
18、本专利技术中，所述ecoflextm商品化有机硅是指：美国smooth-on公司的产品ecoflextm5、ecoflextm00-50、ecoflextm00-30、ecoflextm00-33af、ecoflextm00-20、ecoflextm00-20fast和ecoflextm00-10中的一种。
19、本专利技术中，所述配套有机硅固化促进剂是指：美国smooth-on公司的产品plat-cat。
20、本专利技术中，所述磁性粒子是指：粒径在0.1-10μm的羰基铁、四氧化三铁、钴的颗粒中的一种或多种。
21、本专利技术中，所述润滑油是指：二甲基硅油、甲基氟硅油、全氟聚醚中的一种或多种。
22、本专利技术原理描述：
23、海洋生物污损的形成过程是一个四维的过程，其中包括时间和空间的多重维度。然而，传统防污涂层的防污维度一般为二维或三维，即仅限于涂层的2d平面或3d的表面微结构。因此，为了防止海洋污损生物的附着，防污技术也应当从时空的4d维度进行防污过程的调控，需要通过不同的响应方式，实现分别从时间和空间对防污模式进行按需调整。
24、如图1所示，该专利技术将磁响应与光响应机制引入slips超润滑涂层中，分别从空间和时间对涂层的防污性能进行4d调控。①磁响应的空间维度(3d)调控：在有机硅聚合物中引入磁性粒子(羰基铁、四氧化三铁、钴)，其在磁场作用下能够克服重力形成沿磁感线方向的有序定向结构。本专利技术在涂层干燥过程中，使用汝铁硼永磁体形成的磁场，使有机硅聚合物前体、磁性粒子、溶剂等组分共混的磁流体，在磁场力、表面张力和重力的共同作用下受力平衡自组装形成rosensweig锥状三维结构，有机硅聚合物交联固化，溶剂挥发干燥后，定型形成具有仿生纤毛的slips超润滑防污涂层。在涂层使用过程中，移除上述的汝铁硼永磁体，需要外加若干连续交变磁场，使磁性纤毛在方向不断变化的磁场力作用下不断弯曲旋转运动，通过纤毛的持续运动来防止污损微生物的附着。
25、②光响应的时间维度(1d)调控：一氧化氮(no)是一种高效的气体抗菌剂，能够生成氧化/亚硝化产物，对污损微生物的细胞膜和细胞器造成损伤。no广泛存在于动物的体内，因此具有优异的生物安全性。n,n'-二仲丁基-n,n-二亚硝基-1,4-苯二胺(bnn6)是一种高效的光响应no释放剂，其在紫外线作用下，每分子bnn6降解生成2分子no。由于日光中含有紫外波段，bnn6对日光也有很好的光响应no释放性能。作为一种常见的金属有机框架，zif-8具有丰富的孔隙、稳定性和便捷的合成方法。本专利技术利用zif-8作为载体，在其丰富的孔隙中负载bnn6。将合成的复合粒子引入涂料的共混物中，在上述磁场自组装过程中形成仿生纤毛的4d多响应超润滑防污涂层。在涂层使用过程中，通过不同时间下光的有无或强弱，控制气体抗菌剂no的释放，实现在时间维度上对涂层的杀生防污性能的调控。
26、本专利技术与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
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【技术保护点】
1.一种基于仿生纤毛的4D多响应超润滑防污涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于仿生纤毛的4D多响应超润滑防污涂料的制备方法，其特征在于步骤(1)具体实现如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于仿生纤毛的4D多响应超润滑防污涂料的制备方法，其特征在于步骤(3)具体实现如下：
4.一种基于仿生纤毛的4D多响应超润滑防污涂料的使用方法，其特征在于，具体涂装过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种基于仿生纤毛的4D多响应超润滑防污涂料的使用方法，其特征在于，涂层使用时，在涂层下方或上方须配制磁场方向连续交变的磁场，以驱动仿生纤毛的磁响应连续运动。
【技术特征摘要】
1.一种基于仿生纤毛的4d多响应超润滑防污涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于仿生纤毛的4d多响应超润滑防污涂料的制备方法，其特征在于步骤(1)具体实现如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于仿生纤毛的4d多响应超润滑防污涂料的制备方法，其特征在于步骤...
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