水下工程、生物医疗、可穿戴器件等领域的蓬勃发展，催生了在水/潮湿环境下实现高效粘附的巨大需求。水下粘附研究受到藤壶、贻贝、章鱼等自然界生物的粘附器官启发，研究方向集中于界面相互作用调控和界面几何结构精确构筑等方面。前者虽能达成较高的粘附强度，但往往粘附性能不可逆；后者虽可实现粘附与剥离的转换，但粘附强度有限。现有的研究工作更多地聚焦于在不同水环境中提升粘附强度和稳定性，但在平衡粘附和脱离性能方面存在挑战，对可逆水下粘附材料及其调控机制的研究有限。
强韧、可切换和可打印水下粘附材料及其性能示意图
近期，徐晓峰教授课题组以温度响应型单体N-丙烯酰甘氨酸酰胺（NAGA）和粘附单体[BVIM][TFSI] 为主要原料，利用不同的制备方法通过优化链段组成、交联网络结构、界面粘附强度和温度响应性能，设计制备出了一系列由水温调控的可逆水下粘附剂，获得了超过1.4 MPa的水下粘附强度，在连续的粘附-脱粘附循环中表现出稳定和可切换的粘附性能和超过96%切换效率，实现了温度控制的按需粘附与自剥离。除了用模具成型胶带型粘附剂，本文还利用微凝胶策略使前驱体凝胶具备可打印性，通过墨水直写技术精确打印了不同3D结构的水下粘附贴片。本工作探讨了利用UCST型相转变和升温失活策略来制备可水下粘附剂的可行性，提高了在水环境中的粘附强度和切换效率，基于3D打印的精细结构扩展了水下粘附贴片的适用场景和应用领域。该工作以“Robust, Switchable and Printable Underwater Adhesives Based on a Temperature-Deactivated Design”为题目发表在《Advanced Functional Materials》上。材料科学与工程学院2022级硕士研究生欧日昌同学为本论文的第一作者。该项工作得到了国家、山东省和青岛市自然科学基金项目的支持。与英国、瑞典和中国海洋大学的相关团队开展了合作研究。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202416043
图/文：欧日昌
