黏附材料在工程材料領(lǐng)域有非常重要的應(yīng)用，然而在高強度、高濕度（水下）的應(yīng)用環(huán)境中（漁船、游船、劃艇、潛艇等），水分子極易破壞膠黏劑的黏合界面，導致功能失效。市面上現(xiàn)有的大多數(shù)膠黏劑水下黏附強度低、耐水性弱，無法滿足長期的水下應(yīng)用需求。因此，開發(fā)具有較強界面黏合力、耐水性和機械耐受性的黏附劑是工程應(yīng)用和技術(shù)領(lǐng)域的挑戰(zhàn)之一。 

　　中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室周峰研究員團隊與蘭州大學梁永民教授團隊合作，基于分子鏈軟硬片段設(shè)計制備了一種具有優(yōu)異水下黏附性、耐水性和機械耐受性的濕黏附材料（SRAD）。 

圖1 高性能黏附膠SRAD的設(shè)計理念

　　研究人員通過在高分子聚合物中引入黏附功能組分，并協(xié)同考慮聚合物網(wǎng)絡(luò)柔性與剛性之間的平衡，最終獲得黏附力和內(nèi)聚力適配的高分子黏附材料。該黏附膠表現(xiàn)出優(yōu)異的黏附性能，包括強大的界面黏合性，在金屬、合金、塑料、木材和陶瓷等各種基材上均具有較高的黏合強度（干態(tài)max：7.66 MPa，濕態(tài)max：2.78 MPa）；高耐水性，在水中浸泡半年后仍具有穩(wěn)健的黏合強度（2.11 MPa）；強機械耐受性，靜態(tài)浸入水中180天后的膠黏劑@Al(在鋁基底上進行的黏附)可承受30N負荷下的30次機械加載-卸載循環(huán)。 

圖2 SRAD的黏合強度隨水下存放時間的變化

圖3 SRAD在多種基材的干/濕黏合強度

圖4 SRAD的黏合強度測試 

　　在高分子黏附膠中，分子鏈片段的柔性和剛性占比對其黏附性能具有重要的影響，極大地控制著界面黏附力和內(nèi)聚力的適配性，進而決定高分子黏附材料的黏附強度、耐水性和機械耐受性。研究人員通過協(xié)調(diào)分子網(wǎng)絡(luò)柔性和剛性之間的平衡，設(shè)計制備了一種新型超級黏附膠，在陶瓷、木材、塑料和金屬的各種基材上呈現(xiàn)出高的黏合強度（~7.66 MPa）；在高速流體剪切、靜態(tài)負載和動態(tài)機械微動等惡劣環(huán)境下，表現(xiàn)出強大而持久的黏附性能，該研究為發(fā)展新型高性能黏附材料提供了一定的指導。 

　　研究成果以“Molecular Engineering Super-Robust Dry/Wet Adhesive with Strong Interface Bonding and Excellent Mechanical Tolerance”為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上，蘭州大學高璐瑤博士為論文第一作者，蘭州大學梁永民教授，蘭州化物所麻拴紅副研究員和馬延飛助理研究員為通訊作者。 

　　 以上工作得到了國家自然科學基金、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、山東省自然科學基金、中科院青促會和中科院特別研究助理項目等的支持。