水凝胶是由亲水聚合物构成的三维网络及其溶胀的水共同组成的一类柔软且具有弹性的材料,其具有高度的亲水性、与液体接触时其界面自由能较低,生物污损物诸如藤壶、藻类、细菌以及蛋白质等在其表面显示出较低的贴附趋势。大量研究表明水凝胶在环境友好型海洋抗生物污损领域具有巨大的应用前景。本文在高力学强度水凝胶的构建、载银可控释放以及有机硅复合水凝胶等方面做了探索工作,研究了这些水凝胶在抑制蛋白、细菌以及藻类等污损物的机制及影响,为水凝胶在实际防污领域中提供学术参考依据。本文首先选择带电荷单体3-磺丙基甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的摩尔比制备系列聚电解质水凝胶,通过引入柔性聚丙烯酰胺第二网络解决了水凝胶的质脆、易碎等不足,双网络水凝胶的压缩模量比相应单网络聚电解质水凝胶提高了2-5倍。研究发现带正电的水凝胶对溶菌酶和牛血清白蛋白的贴附具有明显的抑制效果,带负电的水凝胶对小球藻和三角褐指藻都有较强抑制作用,而混合两性水凝胶对蛋白和藻类都具有较好的抑制黏附效果。以超支化的聚乙烯亚胺为主体结构设计了可聚合的多季铵化纳米粒子,这种纳米粒子尺寸约20 nm,可均匀分散在溶液中。以此纳米粒子作为交联剂构筑了聚甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶。研究水凝胶的形成机理发现纳米粒子通过静电相互作用吸附引发剂,然后引发链增长直至在纳米粒子之间形成桥接。经过一系列的机械性能测试,水凝胶显示了较高的抗拉、抗扭、抗压性能。这些季铵化纳米粒子水凝胶有效地抑制了大肠杆菌和小球藻、三角褐指藻的黏附。通过巯炔加成反应合成含有六个硫醚的爪状单体,并成功引入到温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶体系中。通过简单的吸附银离子再还原的方式制备了负载银纳米粒子水凝胶。引入了硫醚单体后,一方面,银纳米粒子的尺寸从50 nm左右显著降低到20 nm,吸附量提高了30倍;另一方面,通过控制硫醚的含量和氧化程度可以控制水凝胶的凝胶相转变温度(LCST)。korsmeyer-peppas释放模型拟合显示含有硫醚的水凝胶对银的释放属于菲克扩散控制,并具有较高的耐久性。经过测试负载银纳米的水凝胶显示了优异的灭菌性和抗藻类贴附性能。通过银纳米粒子与含硫聚合物的螯合交联构筑了自修复的银纳米粒子水凝胶。过多或者过低的银硫比不利于水凝胶的形成以及机械性能的提高,但是有利于自修复性能的提高,这些纳米粒子自修复水凝胶显示较好的抗藻类贴附性能。将这一体水凝胶形成体系引入到有机硅中制备有机硅水凝胶复合涂层。这一体系具有可以在室温下交联固化、适合大面积涂刷与基体结合较好等特点。该有机硅水凝胶复合涂层经过测试显示出较好的抗藻贴附并且藻类在动态水流的情况下很容易脱除,六个月的海洋挂板实地测试显示该涂层确实具有较好的防污效果。