水下粘合劑在水下涂層、水下驅(qū)動器和外科手術(shù)等各種領(lǐng)域中起著至關(guān)重要的作用， 因此獲得較大關(guān)注。然而，水下粘附材料在高強度和耐久性等方面仍然面臨著很大的挑戰(zhàn)。當前發(fā)展的超分子粘合劑，相較于傳統(tǒng)的聚合物粘附材料而言，具備更優(yōu)異的浸潤性，有利于在不同材料的表面鋪展；同時在外部響應的刺激下可實現(xiàn)可逆粘合，進一步可充分發(fā)揮其可回收性和可持續(xù)性，因此超分子粘附材料具有重要的前景。
盡管非共價相互作用賦予了超分子粘附材料一定的動態(tài)特征，但是動態(tài)性質(zhì)使它們更容易受到水分子等外界刺激條件的影響，而影響水下粘合劑材料的設計。因此，設計具有高粘附力和耐久性的超分子水下膠粘劑仍具有很大的挑戰(zhàn)。前期，劉凱博士將尾端含有羥基的離子液體(ILs)通過4-(三氟甲基)異氰酸苯酯一步尾端改性構(gòu)筑了高性能的小分子粘合劑平臺（Angew. Chem., Int. Ed. 2024, 63, e202403220）。基于這一小分子離子液體粘合劑平臺，劉凱博士開展了水下粘合劑的研究。
近日，東華大學武培怡/劉凱團隊將ILs通過氟化和支化改性后直接作為水下粘合劑。這些ILs的后續(xù)自組裝促進了疏水超分子聚合物網(wǎng)絡的形成，從而有效地驅(qū)動所得粘合劑的高內(nèi)聚能及水下界面粘附性能。
圖一. 設計策略和水下粘附過程示意圖
圖二. 熱機械性能和干態(tài)粘附性能
圖三. 循環(huán)使用性能、水下粘附性能和性能比較
圖四. 分子機制探究
總體而言，作者通過ILs的超分子改性策略構(gòu)建了強韌的疏水超分子網(wǎng)絡，獲得了基于ILs的水下粘合劑。同時，氟化改性試劑、陰離子類型、烷基鏈的長度和支化改性等都是該水下粘合劑體系調(diào)控性能的關(guān)鍵因素。以上研究成果以“Strong Underwater Supramolecular Adhesives via Fluorinated Ionic Liquids”為題，發(fā)表在材料期刊《Advanced Functional Materials》上。東華大學化學與化工學院劉凱博士和武培怡教授為文章的通訊作者，第一作者為東華大學2022級碩士生胡銀霞。
全文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202502134
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