考研武汉大学，考研武汉大学分数线
第一作者：Di Tan，Fandong Meng
通讯作者：Longjian Xue，Fandong Meng
通讯单位：武汉大学
DOI: 10.1016/j.cej.2023.144625
背景介绍
在组织工程、皮肤可附着电子和水下物体运输等领域，水耐久性粘合剂的需求很高，并且是必不可少的，其中水通常存在于接触界面处。不仅粘附物体在表面形态和表面能方面的巨大差异，而且接触界面处的水和环境的复杂性阻碍了粘合剂与对应表面之间的保形接触。同时，在机器人系统、水下打捞、可穿戴电子设备、医疗设备等领域，人们非常需要多功能能力，如按需剥离的高粘合强度。因此，仍然高度需要一种具有强粘附性、表面适应性、环境耐久性和可按需分离的耐水粘合剂。
为了实现在水下各种表面上的强粘附性，分子修饰已被用于特殊的胶水，如超支化聚合物、生物肽、聚电解质复合物，由于易于建立分子接触，这些胶水以其强大的水下粘附性而闻名。同样，用贻贝启发的邻苯二酚基基团/材料对胶水进行改性，使其在各种表面上具有很强的水下附着力。然而，水下胶在需要以下分离的应用中受到限制。带状粘合剂以弹性体和水凝胶为基础开发而成，具有易于操作和良好重复使用的优点。例如，仿生结构弹性体粘合剂，如树蛙仿生微柱阵列、章鱼仿生吸盘阵列以及这两种结构的组合，具有优异的环境耐久性和可重复使用性。水凝胶具有高柔性和柔软性的固有优点，基于氢键、离子键和阳离子-π相互作用等相互作用，水凝胶也被广泛用作粘合剂。然而，结构粘合剂对不规则、粗糙和多孔表面的适应性以及水凝胶的固有亲水性通常会削弱水下的界面接触，使粘合剂在粗糙表面上难以超过100 kPa。将疏水性引入水凝胶已被证明是一种很有前途的策略，可以获得强大的水下附着力。尽管在不同的粘合能力方面已经取得了相当大的进展，但在各种环境中开发具有强、可切换、耐水、表面适应性和环境耐受性的多功能粘合剂仍然极具挑战性。
本文亮点
1. 本工作报道了一种疏水性水凝胶粘合剂，该粘合剂由结晶十八烷基（C18）链组成，具有多功能、坚固和可热切换的水下粘附性。
2. C18链的结晶大大增加了水凝胶的模量，使粘合剂与接触表面互锁，并导致高达275 kPa的水下粘合。水凝胶的相变调节了接触界面的应力分布和粘附能力，从而产生了可切换的水下粘附。
3. C18链的相变也赋予了水凝胶的自修复性能，确保了耐久性和可重复使用性。相变温度约为-40℃，使粘合剂在动态水环境中具有生物应用。
图文解析
图1. UHA的合成与性能。a） UHA胶带的数字图像、分子结构和功能侧链。b） UHA的DSC扫描显示了熔融和结晶温度。c） UHA的小角度X射线散射（SAXS）测量。d） UHA在25℃和50℃时的照片和3D剖面图。
图2. UHA的粘合性能。a） UHA在空气和水下的可切换粘合性能。b） 通过打捞金属刀片、玻璃碎片、聚四氟乙烯搅拌器、岩石、活蜗牛和腐烂的树叶，UHA在天然水域的水下粘附性能。c） UHA在NaCl溶液中的粘附性能。d） UHA在水下不同pH值的亲水性和疏水性表面上的粘附性。e） 不同电荷表面的水下粘附强度。f） MUHA的三维地形和横截面轮廓。g） 平坦UHA和MUHA的粘合剂在光滑和粗糙的玻璃探针上的水下粘合。
图3. UHA的耐用性。a） UHA中裂纹的加热自愈。b） UHA在裂纹形成前和自修复后的粘附强度。c） UHA在100次附着-分离循环中的粘附性能。d） 雷达图，用于将本研究中获得的粘附关键特性与文献中报道的粘附关键性能进行比较。表面适应性类型：光滑、粗糙、多孔、表面自由能、带电、柔软；环境类型：干燥、离子、pH。
图4. UHA的粘接理论。a） UHA在25℃和50℃时的水接触角。b） UHA在氟化处理前后的粘附强度，插件是典型的CA测量。c） UHA的储能模量、损耗模量和tanδ。d） 分别在25℃和50℃下，在50 kPa的压力下，UHA与粗糙表面连接的有限元模拟。e） 分别在25℃和50℃条件下超高温空气脱离的有限元模拟。f） AFM测试了UHA在不同温度下的附着力（Fad）和剥离距离（Dd）。g） UHA与由不同碳链长度组成的侧链的附着力。
图5. UHA在可穿戴电子产品中的应用。a） UHA/织物复合粘合剂照片。b） 培养24小时后，在小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）的活/死测定中，UHA浸泡溶液的体外生物相容性。c） UHA在湿漉漉的皮肤和带血的猪肝上的粘附。d） 通过UHA连接到手指上的运动传感器以及检测到的高频和低频弯曲信号如e）所示。f） 通过UHA将心率传感器固定在游泳运动员身上。g） 检测到的心率信号由离岸智能手机进行无线监测。
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