海洋工程正迅速向更大规模、更智能化和更深海的方向发展。海上风电、钻井平台和其他设备在海洋环境中面临着严重的腐蚀问题。此外，复杂的海洋生物经常附着在涂层表面，导致结构失效、功能退化以及加速腐蚀。这对设备的长期稳定运行和安全构成了严重威胁，对结构材料的防护性能提出了前所未有的要求。为了增强涂层的防护性能，研究人员设计了缓蚀剂和无机填料。尽管设备表面的涂层能提供一定程度的保护，但在运输或操作过程中容易受到物理冲击而受损。因此，开发具有自修复、抗菌和防腐性能的高性能涂层，对于确保基础设施的运行可靠性至关重要。这是先进材料设计领域的一项重大科学挑战。

表面防护涂层主要依靠物理屏障效应来阻隔腐蚀性介质（如水、氧气、氯离子和盐离子），防腐涂层的功效取决于致密的结构和强大的界面附着力。有机涂层因其优异的附着力而成为广泛采用的防腐策略。在各种有机涂层中，如环氧树脂、聚脲、聚氨酯（PU）和漆酚，其中PU因其高度可调的分子结构、多样的结构单元和优异的成膜性能，成为一种极具前景的材料。设计具有自修复性能的PU对于延长使用寿命至关重要。在PU涂层中引入动态键已成为实现智能自修复功能的有效策略。双硫键、亚胺键、金属配位键、氢键等都是有效的动态键。双硫键的优异可逆性与金属配位键的高设计灵活性共同赋予了材料优异的自修复性能。将它们融入PU中是一种增强自修复性能的有效策略。

抗菌涂层可以防止海洋生物附着在远洋船舶的船体上。传统的抗菌涂层采用多层结构或缓释策略，通过接触或释放抗菌物质来实现保护功能。这些设计面临层间分离、界面脱层和短期抗菌的挑战。因此，集抗菌与防腐于一体的涂层已成为防护材料研发的重点。香豆素及其衍生物已被报道具有广泛的抗菌活性。此外，香豆素在紫外线（365nm）照射下发生[2+2]环加成反应，从而提高涂层的交联密度。香豆素衍生物和硫辛酸可通过聚合技术设计成聚合物。通过将这种共聚物与聚氨酯（PU）结合，形成双网络集成保护涂层，该涂层具有优异的结构相容性、协同多功能性和稳定的界面。

近期，厦门大学‌戴李宗/许一婷团队、东方电气（福建）创新研究院有限公司李春光团队基于金属配位与拓扑网络策略，成功制备了一种具有优异防腐、抗菌、自修复和可回收性能的弹性体涂层。