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【中國科學報】新研究讓膠黏劑水下自適應增強
本報訊（見習記者葉滿山）中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室研究員周峰團隊，提出了基于物理化學耦合的多尺度深度去水化機制，并基于該機制發(fā)展了一種水下自適應增強的膠黏劑，實現(xiàn)了苛刻環(huán)境下，如高/低pH值、海水等場景中牢固的水下粘接，在水下固沙、水下修復和黏附失效檢測方面獲得了應用驗證。相關研究成果近日發(fā)表于美國《國家科學院院刊》。
濕黏附在機械工程、海洋技術和醫(yī)療科學等領域有著重要的意義。然而，在固-固界面含水粘接過程中，水分子的存在極易導致粘合失效，這主要是因為界面水阻礙了膠黏劑與基材之間的接觸和分子間相互作用的形成。對于界面水的去除，研究人員已進行了各種嘗試，如界面吸水、疏水排斥和擠壓，但這些方法并不能實現(xiàn)界面水的完全去除，很難保證界面的高性能黏附。
研究團隊提出的物理化學耦合的多尺度去水化機制包括憑借優(yōu)異的潤濕性實現(xiàn)在毫米尺度對界面水的物理替代，通過膠黏劑中異氰酸酯片段與水的化學反應形成的氣膜，可以在微米尺度實現(xiàn)對界面水的物理屏蔽、在分子尺度實現(xiàn)對界面結(jié)合水的消耗。水下自適應增強的膠黏劑這一系列瞬時自發(fā)的接觸、鋪展、潤濕和凝膠化過程實現(xiàn)了對基底表面的牢固粘接。
水下自適應增強的膠黏劑表現(xiàn)出優(yōu)異的水下黏附性和廣泛的基材適用性，在淡水、海水和不同pH值的水體環(huán)境中，都可實現(xiàn)從無機到有機材料表面的高性能黏附，其峰值超過1600千帕。良好的黏附性能和無外界能量輸入的自適應增強特性，使水下自適應增強的膠黏劑在水下固沙、水下修復甚至黏附故障檢測方面展現(xiàn)出巨大的應用潛力。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1073/pnas.2301364120
《中國科學報》 (2023-08-09 第1版 要聞)
