兰州化物所周峰/麻拴红/马延飞《AFM》：水凝胶的黏附外衣

点击上方“蓝字” 一键订阅

水凝胶材料具有高含水量、可控的力学性能、优异的渗透性、良好的生物相容性和类组织性等优点，是一种具备多维应用潜能的高分子材料。然而，在一些应用场景，通常需要水凝胶在执行其自身功能时黏附于基底表面，尤其在含水环境中，如：组织工程、植入电子设备和水下软体机器人等。不幸的是，水凝胶的高含水量和聚合物网络的高亲水性，使其在湿环境中与接触表面之间很难实现有效的黏附。因此，迫切需要建立一种新的策略来改变水凝胶在湿环境中的黏附性能。

基于此，中科院兰州化物所 - 材料表面与界面课题组周峰研究员团队，报道了一种逆转水凝胶黏附性能的新策略，即水凝胶表面湿黏附涂层修饰：将水凝胶与更加成熟的湿黏附剂结合，改变水凝胶的黏附性能。以单宁酸和Fe³⁺ 作为中介层，依次基于氢键和配位键在聚乙烯醇（PVA）水凝胶表面锚固超薄的湿黏附聚合物，实现PVA水凝胶表面的黏附改性。该方法还可以推广应用于其他含儿茶酚基团的功能聚合物在PVA水凝胶表面的修饰，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” 为题发表在《Advanced Functional Materials》上（doi.org/10.1002/adfm.202111278）。中科院兰州化物所冯海燕博士生为该论文第一作者，周峰研究员，麻拴红副研究员和马延飞助理研究员为通讯作者。

图1. 黏附水凝胶的制备流程及机理

（图片来源：Advanced Functional Materials）

图2. 水凝胶表面薄的黏附功能涂层

（图片来源：Advanced Functional Materials）

在该修饰方法中，由于空间位阻的限制，大量的修饰分子集中锚固于凝胶表面。因此所制备的功能涂层具有较薄的厚度，但并未削弱界面结合，能够承受多次的磨耗测试。同时薄的黏附修饰层也为结构水凝胶的改性提供了可能。水凝胶表面所修饰黏附涂层的疏水性，也赋予了该凝胶良好的保水性。此外，基于水凝胶单面的不对称修饰，他们成功实现水凝胶表面的不对称黏附功能化，改性后的水凝胶表现出良好的不对称黏附性和润湿性。该方法还能够实现水凝胶材料大范围的黏附改性，为黏附水凝胶的大面积制备提供可能。

图3. 水凝胶的非对称功能改性

（图片来源：Advanced Functional Materials）

图4. 基于水凝胶表面改性的黏附胶带

（图片来源：Advanced Functional Materials）

该研究为水凝胶的湿黏附和不对称功能改性提供了一种思路——基于表面修饰，将水凝胶的“弱”湿黏附性能交给更加成熟的湿黏附剂去克服。换而言之，涂层有多强的性能或者多样的功能，水凝胶就有相对应的表现。

以上工作得到了国家自然科学基金项目、中科院先导B培育项目和中科院青年创新促进会等的资助。

相关链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202111278

相关进展

高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至[e-mail]，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多