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  水凝膠材料具有高含水量、可控的力學(xué)性能、優(yōu)異的滲透性、良好的生物相容性和類組織性等優(yōu)點(diǎn)，是一種具備多維應(yīng)用潛能的高分子材料。然而，在一些應(yīng)用場景，通常需要水凝膠在執(zhí)行其自身功能時黏附于基底表面，尤其在含水環(huán)境中，如：組織工程、植入電子設(shè)備和水下軟體機(jī)器人等。不幸的是，水凝膠的高含水量和聚合物網(wǎng)絡(luò)的高親水性，使其在濕環(huán)境中與接觸表面之間很難實(shí)現(xiàn)有效的黏附。因此，迫切需要建立一種新的策略來改變水凝膠在濕環(huán)境中的黏附性能。

  基于此，中科院蘭州化物所 - 材料表面與界面課題組周峰研究員團(tuán)隊，報道了一種逆轉(zhuǎn)水凝膠黏附性能的新策略，即水凝膠表面濕黏附涂層修飾：將水凝膠與更加成熟的濕黏附劑結(jié)合，改變水凝膠的黏附性能。以單寧酸和Fe³⁺ 作為中介層，依次基于氫鍵和配位鍵在聚乙烯醇（PVA）水凝膠表面錨固超薄的濕黏附聚合物，實(shí)現(xiàn)PVA水凝膠表面的黏附改性。該方法還可以推廣應(yīng)用于其他含兒茶酚基團(tuán)的功能聚合物在PVA水凝膠表面的修飾，如：基于含氟聚合物的疏水功能改性。研究成果以“Reversing Hydrogels Adhesion Property via Firmly Anchoring Thin Adhesive Coatings” 為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上（doi.org/10.1002/adfm.202111278）。中科院蘭州化物所馮海燕博士生為該論文第一作者，周峰研究員，麻拴紅副研究員和馬延飛助理研究員為通訊作者。

圖1. 黏附水凝膠的制備流程及機(jī)理

（圖片來源：Advanced Functional Materials）

圖2. 水凝膠表面薄的黏附功能涂層

（圖片來源：Advanced Functional Materials）

  在該修飾方法中，由于空間位阻的限制，大量的修飾分子集中錨固于凝膠表面。因此所制備的功能涂層具有較薄的厚度，但并未削弱界面結(jié)合，能夠承受多次的磨耗測試。同時薄的黏附修飾層也為結(jié)構(gòu)水凝膠的改性提供了可能。水凝膠表面所修飾黏附涂層的疏水性，也賦予了該凝膠良好的保水性。此外，基于水凝膠單面的不對稱修飾，他們成功實(shí)現(xiàn)水凝膠表面的不對稱黏附功能化，改性后的水凝膠表現(xiàn)出良好的不對稱黏附性和潤濕性。該方法還能夠?qū)崿F(xiàn)水凝膠材料大范圍的黏附改性，為黏附水凝膠的大面積制備提供可能。

圖3. 水凝膠的非對稱功能改性

（圖片來源：Advanced Functional Materials）

圖4. 基于水凝膠表面改性的黏附膠帶

（圖片來源：Advanced Functional Materials）

  該研究為水凝膠的濕黏附和不對稱功能改性提供了一種思路——基于表面修飾，將水凝膠的“弱”濕黏附性能交給更加成熟的濕黏附劑去克服。換而言之，涂層有多強(qiáng)的性能或者多樣的功能，水凝膠就有相對應(yīng)的表現(xiàn)。

  以上工作得到了國家自然科學(xué)基金項目、中科院先導(dǎo)B培育項目和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等的資助。

  相關(guān)鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202111278