利用粘合劑完成材料表面的高效粘接是日常生活中常見的材料加工方式之一，同時也是實現(xiàn)材料仿生設(shè)計、器件集成研究等的重要手段。相對于焊接或榫卯結(jié)構(gòu)而言，粘接處理更為方便、溫和，能夠極大地提升工作效率和降低成本。就其粘接過程而言，一方面借助粘合劑內(nèi)可反應(yīng)基團（環(huán)氧、氰基丙烯酸酯、不飽和聚酯、活化酯等）或超分子相互作用實現(xiàn)材料間的快速粘接。另一方面，其粘接性能依賴于粘接劑本身的力學強度和韌性、與表面相互作用力大小以及界面處的應(yīng)力耗散效率。眾多研究發(fā)現(xiàn)韌性聚合物水凝膠是用作界面粘合的理想材料之一，不過要實現(xiàn)任意非選擇性表面的快速、高強與耐疲勞粘接仍然是一個值得思考的問題，特別是如何完成復(fù)雜2D/3D材料或器件之間的高效粘接對發(fā)展生物與柔性電子等有著重要的參考意義。
針對上述問題，西北大學于游課題組報道了一種新的任意表面高效粘接策略，所用粘合劑綜合性能優(yōu)于普通商業(yè)產(chǎn)品（502、ergo等），成本僅為其二十五分之一。借助快速正交化的化學反應(yīng)途徑，粘合劑在自身固化為韌性聚合物凝膠的同時，可進一步與表面通過共價鍵合的方式形成強粘附作用，僅需5到50秒即可實現(xiàn)任意表面的高效強粘接 (~3,000 J m-2)。粘接界面在數(shù)千次大形變過程中仍然保持良好的耐疲勞特性(600 J m-2)、力學與電學穩(wěn)定性等。同時其還適用于水下操作以及各種破損的及時修復(fù)，可在-200到150攝氏度范圍內(nèi)正常使用。另外，該類粘合劑具有一定的化學穩(wěn)定性和固化可控性，可通過涂覆/打印等方式實現(xiàn)更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計和界面強粘附。該策略豐富了高性能聚合物凝膠研究內(nèi)容，也為理解和發(fā)展界面高效粘接提供了參考路線。
相關(guān)研究以“Printable Tough Adhesive for Instant Fatigue-Resistant Bonding of Diverse Surfaces”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上，并申請國家發(fā)明專利一項；瘜W與材料科學學院博士研究生柳具盆為文章第一作者，于游教授為通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金、中國博士后科學基金等項目資助。
全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202107732
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