石油是全球經(jīng)濟(jì)和制造業(yè)發(fā)展不可或缺的重要戰(zhàn)略物資之一。隨著全球范圍能源危機(jī)加劇，石油勘探逐漸從陸地轉(zhuǎn)移到海洋，石油泄漏風(fēng)險(xiǎn)也隨之增大，因此亟需開發(fā)能在油環(huán)境完成封堵功能的粘接劑材料。然而，在濕環(huán)境中實(shí)現(xiàn)強(qiáng)黏附原本就十分困難，原因在于附著在目標(biāo)底物表面的液層會(huì)阻礙粘接劑和被粘物直接接觸。近年來，研究人員們已經(jīng)在水下黏附取得巨大進(jìn)展，提出了諸多有效的濕態(tài)黏附策略。但是，要實(shí)現(xiàn)牢固的油下粘附仍十分困難，原因在于與水相比：1）油液通常具有更低的表面張力和更高的黏度，致使其更易附著在底物表面且附著力更強(qiáng)、更難去除；2）同時(shí)，在與粘接劑接觸后，油滴也易附著到膠粘劑表面污染粘接劑，致使粘接劑變得“濕滑”、不再具有粘性。上述原因也進(jìn)一步限制了粘接劑在油環(huán)境的反復(fù)、長(zhǎng)期使用。
在本文中，受細(xì)胞內(nèi)吞作用啟發(fā)，作者基于兩性離子聚合物聚（2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰膽堿）PMPC和兩性離子型表面活性劑3-磺丙基十六烷基二甲甜菜堿SB3-16，以甘油和水為介質(zhì)構(gòu)建堅(jiān)韌的凝膠膠帶，用于油環(huán)境黏附。兩親性表面活性劑可以形成膠束來捕獲油滴，并通過聚合物基體的靜電吸引將之從界面輸送到凝膠內(nèi)，通過“內(nèi)吞”移除油膜，使凝膠與基底直接接觸并實(shí)現(xiàn)黏附。基于PMPC基體的強(qiáng)親水性、水下超疏油等優(yōu)良特征，該膠帶還進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了以下功能：1）膠帶在油環(huán)境中的長(zhǎng)期牢固黏附、2）一定次數(shù)的反復(fù)黏附-剝離、3）可再生的粘接性能。上述三種功能分別保障凝膠膠帶單次粘接的耐用性，短期內(nèi)直接重復(fù)使用的可能性，以及長(zhǎng)時(shí)使用污染后可再生循環(huán)使用的能力，使之具有可持續(xù)使用的特征。
圖1 受胞吞啟發(fā)的兩性離子凝膠膠帶設(shè)計(jì)策略及功能示意
圖2 體系的結(jié)構(gòu)表征及膠帶的拉伸性能分析
圖3 兩性離子型凝膠膠帶油環(huán)境黏附性能及封堵能力研究
圖4 兩性離子型凝膠膠帶油環(huán)境的黏附機(jī)制研究
圖5 兩性離子型凝膠膠帶的可持續(xù)使用功能展示
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202407501
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