水下粘合劑在水下涂層、水下驅(qū)動(dòng)器和外科手術(shù)等各種領(lǐng)域中起著至關(guān)重要的作用， 因此獲得較大關(guān)注。然而，水下粘附材料在高強(qiáng)度和耐久性等方面仍然面臨著很大的挑戰(zhàn)。當(dāng)前發(fā)展的超分子粘合劑，相較于傳統(tǒng)的聚合物粘附材料而言，具備更優(yōu)異的浸潤(rùn)性，有利于在不同材料的表面鋪展；同時(shí)在外部響應(yīng)的刺激下可實(shí)現(xiàn)可逆粘合，進(jìn)一步可充分發(fā)揮其可回收性和可持續(xù)性，因此超分子粘附材料具有重要的前景。
盡管非共價(jià)相互作用賦予了超分子粘附材料一定的動(dòng)態(tài)特征，但是動(dòng)態(tài)性質(zhì)使它們更容易受到水分子等外界刺激條件的影響，而影響水下粘合劑材料的設(shè)計(jì)。因此，設(shè)計(jì)具有高粘附力和耐久性的超分子水下膠粘劑仍具有很大的挑戰(zhàn)。前期，劉凱博士將尾端含有羥基的離子液體(ILs)通過(guò)4-(三氟甲基)異氰酸苯酯一步尾端改性構(gòu)筑了高性能的小分子粘合劑平臺(tái)（Angew. Chem., Int. Ed. 2024, 63, e202403220）。基于這一小分子離子液體粘合劑平臺(tái)，劉凱博士開(kāi)展了水下粘合劑的研究。
近日，東華大學(xué)武培怡/劉凱團(tuán)隊(duì)將ILs通過(guò)氟化和支化改性后直接作為水下粘合劑。這些ILs的后續(xù)自組裝促進(jìn)了疏水超分子聚合物網(wǎng)絡(luò)的形成，從而有效地驅(qū)動(dòng)所得粘合劑的高內(nèi)聚能及水下界面粘附性能。
圖一. 設(shè)計(jì)策略和水下粘附過(guò)程示意圖
圖二. 熱機(jī)械性能和干態(tài)粘附性能
圖三. 循環(huán)使用性能、水下粘附性能和性能比較
圖四. 分子機(jī)制探究
總體而言，作者通過(guò)ILs的超分子改性策略構(gòu)建了強(qiáng)韌的疏水超分子網(wǎng)絡(luò)，獲得了基于ILs的水下粘合劑。同時(shí)，氟化改性試劑、陰離子類型、烷基鏈的長(zhǎng)度和支化改性等都是該水下粘合劑體系調(diào)控性能的關(guān)鍵因素。以上研究成果以“Strong Underwater Supramolecular Adhesives via Fluorinated Ionic Liquids”為題，發(fā)表在材料期刊《Advanced Functional Materials》上。東華大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院劉凱博士和武培怡教授為文章的通訊作者，第一作者為東華大學(xué)2022級(jí)碩士生胡銀霞。
全文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202502134
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