水下粘合劑在水下涂層、水下驅動器和外科手術等各種領域中起著至關重要的作用， 因此獲得較大關注。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。當前發展的超分子粘合劑，相較于傳統的聚合物粘附材料而言，具備更優異的浸潤性，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可逆粘合，進一步可充分發揮其可回收性和可持續性，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特征，但是動態性質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。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的后續自組裝促進了疏水超分子聚合物網絡的形成，從而有效地驅動所得粘合劑的高內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. 熱機械性能和干態粘附性能
圖三. 循環使用性能、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建了強韌的疏水超分子網絡，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控性能的關鍵因素。以上研究成果以“Strong Underwater Supramolecular Adhesives via Fluorinated Ionic Liquids”為題，發表在材料期刊《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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