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(qiáng)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(dǎo)致功能失效。市面上現(xiàn)有的大多數(shù)膠黏劑水下黏附強(qiáng)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(qiáng)界面黏合力、耐水性和機(jī)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(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周峰研究員團(tuán)隊(duì)與蘭州大學(xué)梁永民教授團(tuán)隊(duì)合作，基于分子鏈軟硬片段設(shè)計(jì)制備了一種具有優(yōu)異水下黏附性、耐水性和機(jī)械耐受性的濕黏附材料（SRAD）。 

圖1 高性能黏附膠SRAD的設(shè)計(jì)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度（2.11 MPa）；強(qiáng)機(jī)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(jìn)行的黏附)可承受30N負(fù)荷下的30次機(jī)械加載-卸載循環(huán)。 

圖2 SRAD的黏合強(qiáng)度隨水下存放時(shí)間的變化

圖3 SRAD在多種基材的干/濕黏合強(qiáng)度

圖4 SRAD的黏合強(qiáng)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(duì)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(jìn)而決定高分子黏附材料的黏附強(qiáng)度、耐水性和機(jī)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(jì)制備了一種新型超級(jí)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(qiáng)度（~7.66 MPa）；在高速流體剪切、靜態(tài)負(fù)載和動(dòng)態(tài)機(jī)械微動(dòng)等惡劣環(huán)境下，表現(xiàn)出強(qiáng)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(dǎo)。 

　　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(xué)高璐瑤博士為論文第一作者，蘭州大學(xué)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(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、山東省自然科學(xué)基金、中科院青促會(huì)和中科院特別研究助理項(xiàng)目等的支持。