近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在环境界面抗污染改性技术研究方面取得新进展。相关研究以“Bioinspired N-Oxide-Based Zwitterionic Polymer Brushes for Robust Fouling-Resistant Surfaces”为题，发表于Environmental Science & Technology (doi.org/10.1021/acs.est.3c00128)。

在传感器、热交换器、滤膜等环境装备的应用中，由污染物在表面沉积所引起的表面污染问题广泛而长期存在，造成设备性能降低与使用寿命缩短，是限制相关技术长期稳定运行的主要技术瓶颈。而通过表面改性，强化与提升环境表面的抗污染能力，是较为有效的解决方案。本研究提出了利用亲水小分子—氧化三甲胺（TMAO）作为单体的表面改性策略。该分子广泛存在于咸水鱼体内，具有良好的生物相容性。同时，其结构上具有特殊的氮氧基（N-oxide）官能团，可通过与多个水分子的紧密作用，使材料产生超亲水特性。研究团队利用表面引发原子转移自由基聚合（SI-ATRP），通过可控化学接枝，构建了具有N-oxide端基的高分子刷改性层。改性膜材料在水处理过程中展现了极佳的除盐与抗污染性能，在多类型环境装备中具有潜在应用价值。同时，本研究建立了材料表面特性与抗污染性能的关联，揭示了N-oxide聚合物刷的协同抗污机制，可为进一步设计与优化环境界面抗污染策略与技术提供一定理论依据。

该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。同时，研究过程中还得到了中科大超级计算中心、微纳研究与制造中心、上海同步辐射光源以及相关课题组在数据分析和材料表征方面提供的支持。

图 基于超亲水N-oxide端基的定向改性技术构建抗污染环境界面

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c00128