海外直播

海外直播 研究生麻彪龙在Adv. Mater.期刊上发表研究论文

近日，海外直播 2023级硕士研究生麻彪龙同学在水下粘附材料领域取得了海外直播 成果，围绕水下粘附过程中界面适应性和内聚强度之间的矛盾，提出利用水分子原位调控粘合剂力学性能的新策略，在Advanced Materials期刊发表了题为“Harnessing Water Molecules for Strong UnderwaterAdhesion”的论文。文章第一作者为硕士研究生麻彪龙，于振川副教授和东华大学武培怡教授为共同通讯作者，海外直播 为第一通讯单位。

水下粘附材料在海洋勘探、柔性电子和软体机器人等领域具有广泛应用前景。然而，水分子一直是水下粘附材料的“天敌”——它们会在表面形成水合层，导致材料溶胀或水解聚合物网络，严重削弱粘附性能。尽管近年来研究人员通过仿生策略、引入疏水基团或分子缠结等方法试图消除水分子的干扰，但水下粘附材料始终面临一个根本性矛盾：随着粘附剂强度增加界面功与内聚强度呈相反的变化趋势。根据Dahlquist准则，要实现有效的表面润湿，自粘材料的模量需低于0.3 MPa，然而低模量粘附剂的内聚强度较弱，无法承受高剥离力；相反，高模量材料虽然内聚强度高，却难以适应粗糙表面。这一矛盾长期制约着水下粘附材料的性能提升。

针对这一瓶颈，研究团队提出了一种水分子诱导增韧水下粘附剂的策略，成功将水分子从“障碍”转化为“增强剂”。该粘附剂包含亲水和疏水单元，能够在柔软状态下自适应地粘附到粗糙表面。更重要的是，水分子可以原位激活聚合物链之间的强相互作用，引发相分离，从而在水环境中显著增强粘附剂的机械性能。这一策略使粘附剂在剥离过程中同时实现了强大的界面粘附和高效的能量耗散，水下界面韧性高达1602 ± 85 J/m²。此外，粘附剂的动态特性赋予其耐久性、高透明度、高拉伸性和完全可回收性。这种水致增韧概念可用于设计其他高性能自粘材料，并应用于海洋勘探、药物递送、水下通信和组织粘附等领域。

文章链接：//advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.73571

图1.水致韧化水下粘合剂的工作原理