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  水下粘附技術(shù)常依賴一次性、不可逆的化學(xué)或物理轉(zhuǎn)變以獲得高粘接強(qiáng)度，然而在醫(yī)療器械臨時固定、可穿戴設(shè)備及水下作業(yè)機(jī)器人等諸多場景中，對粘附的可逆性有較高要求。強(qiáng)度與可逆性之間存在的典型的“switchability conflict”使得可逆粘合劑往往難以同時兼顧牢固的粘接效果與理想的切換比，該矛盾在嚴(yán)苛的水下環(huán)境中尤為突出。因此，開發(fā)兼具可靠強(qiáng)度、徹底脫附、靈敏切換且觸發(fā)條件溫和的可逆水下粘合劑仍具有挑戰(zhàn)性。

  近期，四川大學(xué)李建樹教授、羅珺副研究員團(tuán)隊基于相變蜂蜜仿生思路，通過調(diào)控天然小分子輔酶硫辛酸的溫控聚合-結(jié)晶行為，設(shè)計出一種兼具強(qiáng)韌粘附（2.21 MPa）與超高切換效率（>99.9%）的熱滯后可逆水下粘合劑。該粘合劑突破了典型熱響應(yīng)粘合劑溫度-粘合強(qiáng)度單一對應(yīng)的模式，通過模擬蜂蜜相變過程中的熱力學(xué)與動力學(xué)能壘不對稱性，展現(xiàn)出獨(dú)特的熱滯后特征，實(shí)現(xiàn)了生物體溫下的雙模態(tài)粘合與溫和的觸發(fā)切換。該研究為解決水下粘合劑中強(qiáng)度與可逆性之間的平衡提供了一種可持續(xù)途徑，同時為設(shè)計非典型熱響應(yīng)粘合材料與可逆組織粘附系統(tǒng)提供了創(chuàng)新思路。

  相關(guān)成果以“Honey-Inspired Thermally Hysteretic Adhesives for High Strength and Reversible Underwater Adhesion”發(fā)表在Materials Today上（Mater. Today. 2025, DOI: 10.1016/j.mattod.2025.12.013）。論文的第一作者為四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生李鑫龍。通訊作者為李建樹教授和羅珺副研究員。

圖1. 蜂蜜啟發(fā)的 PTAO 粘合劑的設(shè)計與粘附機(jī)理。（a）仿生設(shè)計與相變機(jī)制。液態(tài)蜂蜜中單糖的過飽和狀態(tài)被模擬為由TCEP 介導(dǎo)穩(wěn)定、TA-C₁₈ 增塑的亞穩(wěn)態(tài)PTA_TCEP；蜂蜜中花粉誘導(dǎo)的單糖結(jié)晶過程對應(yīng)于 PTA_TCEP 的解聚釋放TA 單體，TA 單體與 TA-C₁₈ 共結(jié)晶形成致密且具有高內(nèi)聚力的固體。（b）蜂蜜與 PTAO 的相變均表現(xiàn)出熱滯后效應(yīng)，使其在狹窄的溫度窗口內(nèi)實(shí)現(xiàn)可逆的固-液轉(zhuǎn)換，從而延長在水下的操作穩(wěn)定性。（c）大鼠導(dǎo)管的按需固定與無創(chuàng)移除。以 55°C 注入的 PTAO 在體溫下保持過冷態(tài)以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)創(chuàng)口潤濕；短時低溫處理（0°C）可觸發(fā)按需固化，因熱滯后效應(yīng)而在體溫下保持穩(wěn)定的高內(nèi)聚固體，維持創(chuàng)口封閉與導(dǎo)管固定，直至通過短時復(fù)熱實(shí)現(xiàn)按需無創(chuàng)移除。

圖2. PTAO8 的可逆水下粘附。（a）PTAO 的再加工與機(jī)理。（b）PTAO8 在溫度循環(huán)下的流變曲線。（c）PTAO8 用于承重傳遞的可逆水下粘附測試。（d）固化 5 min 時 PTAO8 的可逆水下粘附。（e）固化 7 d 時 PTAO8 的可逆水下粘附（n ≥ 4）。（f）流變儀測試粘附力的示意圖。（g）55°C 水下熔融 PTAO8 的力-位移曲線。（h）PTAO8 在微小物體的水下粘接與脫附。（i）間歇近紅外照射下 PTAO8-CNT 的溫度曲線。（j）利用 PTAO8-CNT 的近紅外觸發(fā)實(shí)現(xiàn)的水下物體釋放。（k）PTAO8 與文獻(xiàn)報道的溫度響應(yīng)型可逆水下粘合劑的對比。

圖3. 大鼠背部引流導(dǎo)管的按需固定與無創(chuàng)移除。（a）PTAO8 在 25-55-25 °C 熱循環(huán)中的原位 XRD 圖譜。（b）PTAO8 在不同溫度階段的流變學(xué)曲線。（c）不同熱歷程處理后，在 37 °C 下 PTAO8 將 PDMS 與 PU 粘接于豬皮組織的水下粘附強(qiáng)度。（d）PTAO8粘接豬皮組織的 SEM 圖像。（e）大鼠背部引流導(dǎo)管植入模型及 PTAO8 使用流程示意圖。（f）縫合固定與 PTAO8 固定導(dǎo)管部位的對比照片。（g）植入后第 3 天與第 7 天切口周圍組織的 H&E 染色切片及免疫熒光圖像。植入后第 3 天與第 7 天（h）MPO 與（i）iNOS 在切口周圍組織中的表達(dá)量定量分析。

  該項工作得到了國家自然科學(xué)基金、先進(jìn)高分子材料全國重點(diǎn)實(shí)驗室以及四川大學(xué)中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)的資助。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.12.013