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粘附材料一直是工程及材料领域的研究难点与热点,在各种应用中也有很大的需求。科研人员通过界面超分子作用、仿生多巴胺、聚电解质络合等手段发展了不同类型的粘附材料。历经数十年的科研攻关,胶粘剂及其对应的封装技术取得了变革性的进步,高性能的界面粘接材料有望在可穿戴设备、智能涂层、生物芯片、医疗器械和航空航天等领域发挥重要作用。然而目前,多数胶粘剂材料缺乏令人满意的机械强度,且不具有动态响应性。超分子作用介导的自组装是一种构建超分子粘附材料的重要方法,同时赋予材料优异的动态性质和功能。 华中科技大学朱锦涛教授团队从分子结构设计入手,通过氢键作用和离子静电作用之间的协同效应,构建了强韧且可逆的热/电响应性超分子聚合物胶黏剂(图 1)。基于侧链阴离子的插层作用和阳离子基团间的静电排斥作用,DAP/Thy间的互配对氢键作用被削弱,促使大量的DAP和Thy氢键阵列被“活化释放”;这些“活化释放”的游离氢键阵列,协同离子液体基团的静电作用,可与基板表/界面键合,以协同方式增强胶黏剂与基板的粘接能力。氢键作用和离子的静电作用,在超分子粘合剂的形成中具有正交且协同的功能,是平衡内聚能和粘附能的关键。
图 1:氢键作用和离子静电作用协同构建强韧、且可逆的热/电响应性超分子聚合物胶黏剂。 该研究证实了利用氢键和离子相互作用的协同效应,来构建双交联超分子网络响应性聚合物粘合剂的设计可行性,实现了在不同环境下对多种基材界面的有效粘附。由于该离子型氢键胶黏剂兼具离子液体和氢键作用,展现出可逆的热电响应性能,为进一步构建可穿戴、导电性功能胶黏剂提供了前提保障。 论文信息 Robust and Reversible Thermal/Electro-Responsive Supramolecular Polymeric Adhesives via Synergistic Hydrogen-Bonds and Ionic Junctions Qizhe Deng, Shengli Han, Yanggui Wu, Yiwen Chen, Yinhua Zhang, Yonggang Zhao, Dr. Senbin Chen, Prof. Dr. Jintao Zhu 文章的第一作者为华中科技大学硕士生邓启哲,通讯作者为华中科技大学朱锦涛教授与陈森斌研究员,该研究工作得到了国家自然科学基金(51933005,52373006,52173253)及科技部重点研发计划(2023YFA1406503)的资助。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202415386

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