Nano-CeO2-Loaded Polyzwitterionic Double-Network High-Strength Hydrogel for Highly Enhanced Synergistic Marine Antifouling

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作者
Yangkai Xiong,Zhiqiang Fang,Daxiong Hu,Hao Jiang,Lei Huang,Qitong Mao,Guoqing Wang,Jipeng Li,Zhenzhong Liu,Chunxin Ma
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (32): 38795-38807 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acsami.3c06741
摘要

Although many antibiofouling materials have been developed based on either bacterial-killing or antiadhesion effects, the integration of both the effects in one material remains challenging for achieving highly enhanced synergistic antibiofouling. In this study, we have explored a nano-CeO2-loaded double-network hydrogel by introducing CeO2 nanorods into a polyzwitterionic hydrogel via a simple one-pot method for achieving highly efficient antifouling. First, the CeO2 nanorods dispersed in the hydrogel, as an outstanding nanozyme, have highly efficient bacterial-killing performance. Second, the superhydrophilic polyzwitterionic hydrogel provides a dense hydrated layer on the surface and subsequently excellent broad-spectrum antiadhesion behavior. Most importantly, the bacterial killing and antiadhesion of this hydrogel can work synergistically to largely improve the marine-antifouling performance. Moreover, the double-network structure of this hydrogel, including the covalently cross-linked polyzwitterion hard network and the physically cross-linked poly(vinyl alcohol) soft network, can provide greatly improved mechanical properties (2.44 MPa of tensile strength reaches and 21.87 MPa of compressive strength). As a result, among the existing marine-antifouling hydrogels, the CeO2-loaded polyzwitterionic double-network hydrogel can achieve outstanding antifouling performance, which can sustain for over 6 months in a real marine environment. This work provides a promising marine-antifouling hydrogel, which will also inspire antifouling research of a new strategy and materials.
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