image: PTAC共聚物的单体结构、合成条件和聚合物网络（上图），以及共聚网络和界面粘附机理的示意图（下图）。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
近日，《国家科学评论》杂志在线发表了华东理工大学田禾院士和曲大辉教授团队的研究成果。该研究团队受海洋贻贝独特的水下粘附能力启发，将邻苯二酚和硫辛酸小分子相结合，制备了一种性能优异的动态耐水性粘合剂。
该研究团队近年来利用天然小分子硫辛酸（TA）作为原料，开发了一系列无溶剂的超分子网络。动态共价二硫介导的可逆开环聚合（ROP）与侧链非共价交联的协同效应使聚合物表现出多重动态性能，包括机械适应性、自修复、再加工性和化学闭环可回收性。于此同时，此类聚合物材料也表现出优异的粘合性能，这归因于（i）小分子前体引发的高界面渗透性；（ii）羧基侧链中丰富的氢键交联；（iii）网络的无溶剂特性。受这一特性启发，研究人员设想，如果能够将贻贝启发的邻苯二酚化学引入聚TA的无溶剂网络中，那么这两种粘合化学的结合，将赋予材料高粘附强度、耐水性和动态性。
在这里，研究人员报告了一种高强度的水下粘附材料，该材料结合了基于TA的动态聚合物和贻贝启发的粘附化学。通过邻苯二酚修饰TA侧链以获得TAC单体，进一步利用一锅法无溶剂开环聚合成功制备了TA/TAC共聚网络。该超分子网络具有动态特性和高强度粘附（剪切强度>11 MPa）。稳固的界面粘附显示出优异的耐水性和可重复性。耐水性界面粘附表明，疏水性PTAC网络在粘附时可能会诱导界面水的交换，从而导致强大的水下粘附力。熔融的PTAC共聚物和水在各种基材上的接触角测量支持了这一假设。此外，考虑到TA的生物相容性和该共聚物的动态特性，这种独特的协调策略将为可穿戴电子设备和生物粘附材料的设计和应用提供许多机会。
Journal
National Science Review