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青蛙皮膚 讓船底乾淨不沾

船舶底部附著的生物，用人力清理相當費時費力。圖／達志影像

　細菌、微型藻類、藤壺、貽貝等水下生物，容易附著在船舶等水下器具的表面，造成水下器具表面髒損，因此這些生物被稱為「水下汙垢生物」。

　牠們除了會影響器具外觀，並造成表面結構損壞外，大量生長時也會帶來船體負擔，不僅減緩航行速度，更間接導致能源消耗增加，造成經濟與環境的巨大影響。

　在世界各地航行的船隻，也會在無意間將汙垢生物從一個地方帶到另一個地方，成為破壞當地生態平衡的外來種議題。許多國家因此訂定法規，禁止附著大量汙垢生物的船隻靠港停泊。換言之，水中汙垢生物連帶影響了海洋運輸與航運的發展。

　在精密電子產品方面，水下汙垢生物的影響更大了。如果是灰塵與沙粒等無機汙垢，可在加工過程中利用適當設備來減少附著，例如在無塵室中可以避免灰塵沉降。

　然而細菌、黴菌、藻類或微生物等生物汙垢，則會在使用時，「主動」的附著在物體表面，特別是在水氣較多的潮溼環境中，生物汙垢附著的問題又更加嚴重。當汙垢或細菌等髒汙進入精密電子儀器內部，就可能造成儀器損壞。

傳統清理　
耗力傷財有毒

　為了解決汙垢生物的問題，必須先了解汙垢生物附著的機制。含水環境中經常有各類微生物、細菌，或較小分子的蛋白質，這些小分子物質容易黏在平穩堅固的表面，並吸引細菌等生物增生及分泌黏液，形成「生物膜」。

　穩固的生物膜不僅提供了其他微生物食物來源，也增加了微型藻類的黏附力；大型汙垢生物如藤壺及貽貝，也能牢固的生存在生物膜上，持續並繁衍後代。

　傳統的解決方式，是透過人力剷除、水刀等物理方式清除，不過這類清除方式效率不佳且成本極高。因此大多數船隻也會使用對環境不友善的有害化學物質，來清除汙垢生物，例如在船底漆上對生物有毒的塗料。

　雖然使用化學藥劑能有效抑制汙垢生物附著，但這些有毒的防汙塗料也會漸漸釋出、累積在環境中，對生態造成破壞。

青蛙皮膚上有無數微小溝槽與孔隙，與黏液相輔相成防止藻類、細菌附著。

師法青蛙　
細微皺褶抗汙

　中興大學材料系的研究團隊注意到，蛙類雖然生活在潮溼環境中，但皮膚卻能經常保持清潔。

　經過顯微鏡，將多種臺灣本土特有的蛙類皮膚放大三萬倍後發現，青蛙表皮具有許多丘狀突起，突起的表面還遍布點狀或溝槽等微米結構。這些皺褶曲面上的孔洞溝槽，不僅不利於藻類附著，還有助於儲存、滯留皮膚分泌出的潤滑液，進一步達到優異的抗藻與抗汙作用。

　團隊從青蛙皮膚獲得啟發，以高分子合成技術，模仿青蛙皮膚柔軟能起皺兼滑溜的特性，做出具備奈米孔洞的微米級皺褶塗層，並在塗層表面注入矽油等潤滑液，形成穩定且長效的仿蛙類皮膚滑溜表面。

　這個滑溜表面較原有方法對環境友善許多，經過測試，也證明這個塗層能應付淡水、海水等不同環境中的多樣藻類。也許在不遠的未來，我們再也不用擔心船在水中被汙垢生物黏住啦！

貼有蛙皮仿生塗層（右）的鏡片在測試中幾乎未見藻類附著。