福州大学赖跃坤教授团队针对可穿戴传感器、软机器人、组织工程和伤口敷料等领域对强粘附性水凝胶的迫切需求，开展了创新性研究。目前，界面粘附传感材料普遍存在两大技术瓶颈：一是难以实现粘附与非粘附状态间的快速可逆转换，二是多液体环境中的粘附性能表现不佳。近期，该团队借助国仪量子扫描电镜进行了深入研究。通过丙烯酰胺（AAm）、N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、由十二烷基硫酸钠/甲基丙烯酸十八烷基酯/氯化钠（SDS/OMA/NaCl）组成的胶束溶液和磷钨酸（PTA），合成了PANC/T水凝胶。

通过PNIPAM链段和SDS的动态相互作用，实现了按需粘附和分离。在此基础上，进一步通过Fe³⁺溶液的浸泡，制备的PANC/T-Fe水凝胶可以在多种湿环境下的实现强粘附。最终开发出一种具有快速响应特性的智能界面粘合水凝胶，可在不同湿度条件下实现按需粘附与分离。该研究以题为“Temperature-Mediated Controllable Adhesive Hydrogels with Remarkable  Wet Adhesion Properties Based on Dynamic Interchain Interactions”的论文发表在《Advanced Functional Materials》上。
 

可控粘附水凝胶的合成与结构特性

PANC/T-Fe水凝胶由亲水性AAm、兼具亲水和疏水特性的NIPAM以及疏水性OMA通过共聚反应合成，其中PTA起到交联作用，与聚合物链上的氨基形成氢键，构建起稳定的聚合物网络。在实验过程中，该团队发现NIPAM和SDS间的相互作用对水凝胶的温度敏感粘附性能至关重要。随着温度降低，SDS结晶易于附着在PNIPAM链段，阻碍粘附功能基团与基材作用，导致粘附力下降；温度升高时，结晶融化，粘附基团与基材接触更好，粘附力显著提升。PTA的引入增强了水凝胶在高温下的粘附力，因其与聚合物链的氨基存在物理相互作用，温度升高时该相互作用被破坏，使水凝胶变软，与底物形成更多粘附位点。通过水凝胶聚合物链间的动态调节实现了可逆的按需粘附。

图1. 水凝胶合成及可逆湿粘附作用机理图。

温度对粘附性能的调控机制

图2.水凝胶温度敏感粘附性机理探究
 

按需粘附特性与湿环境强粘附性能

PANC/T-Fe 水凝胶具有按需粘附特性，无需外部能量输入，仅通过简单冰敷即可实现粘附转换。在室温（25°C）下，水凝胶柔软且粘性强，与玻璃分离时不易剥离且会产生残留；通过简单的冰敷，凝胶内聚力增加，弹性增强，剥离变为良性剥离，且低温下粘附强度降低，冷却时间延长也会降低粘附强度。温度循环测试表明，其粘附性能在5°C至 25°C的多次循环测试中基本保持不变，展现出良好的可逆性，可在多种环境中按需粘附，在组织愈合、材料按需修复和湿环境驱动器等方面具有重要应用潜力。

图3. 具有可逆粘附性的PANC/T-Fe水凝胶的性能测试

PANC/T-Fe水凝胶多种液态环境的湿粘附性能

图4.PANC/T-Fe水凝胶在多种液态环境下的湿粘附性能
 

图 S10. Fe3+浸泡前后PANC/T水凝胶截面的SEM图像显示，Fe3+浸泡后，PANC/T水凝胶内部的网状结构变得更加松散，表明链的迁移。

PANC/T-Fe水凝胶对破损材料的修复性能

图5.PANC/T-Fe水凝胶对材料的临时修复性能

总结

该研究成功合成了具有多种环境强粘附和可逆粘附性能的 PANC/T-Fe 水凝胶，深入揭示了动态链间相互作用对水凝胶粘附性能的影响机制，为新型智能粘附材料的设计提供了理论依据。其按需粘附特性无需外部能量，仅通过冰敷即可实现，为智能粘附材料在液体环境中的应用提供了新思路。这种水凝胶在粘附性能调控方面的创新，有望在多个领域得到广泛应用，推动智能粘合剂技术的发展，为解决材料粘附相关问题提供了新的解决方案。