粘接是現(xiàn)代社會的必然部分！然而，開發(fā)既強(qiáng)且韌的膠粘劑卻是現(xiàn)代人類也未曾實(shí)現(xiàn)的夢。強(qiáng)力膠水如環(huán)氧膠、異氰酸酯膠粘接牢度大，但存在脆性脫粘（韌性）問題；而“弱力”膠如涂布膠避免了脆性脫粘但強(qiáng)度卻差強(qiáng)人意（圖1）。如何協(xié)調(diào)粘接強(qiáng)度和韌性？

圖1 膠粘劑不同力學(xué)行為

普渡大學(xué)的海洋生物膠粘劑科學(xué)家Jonathan J. Wilker團(tuán)隊(duì)以貽貝為師給出了一個方案，利用氫鍵等非共價(jià)弱鍵實(shí)現(xiàn)界面粘接的延展性。在含有氫鍵的的粘接層中，氫鍵受力斷裂，耗散了應(yīng)力從而減少了粘接面脆性斷裂的概率（圖2）。

圖2 仿生弱鍵改進(jìn)膠粘韌性

該團(tuán)隊(duì)合成了仿貽貝高分子兒茶酚-丙烯酸類共聚物及可控制氫鍵密度的高分子（圖3），經(jīng)粘接強(qiáng)度測試發(fā)現(xiàn)，氫鍵密度高的仿生高分子具有高的粘接強(qiáng)度和脫粘功，加入乙二醇后，強(qiáng)度和脫粘功顯著增加。結(jié)果定量的證實(shí)，兒茶酚-丙烯酸類共聚物/乙二醇體系的脫粘功從純兒茶酚-丙烯酸類共聚物的90N/m顯著增加到540N/m，也遠(yuǎn)高于對照高分子（兒茶酚-丙烯酸酯類共聚物）/乙二醇體系的400N/m（圖4.1和2）。

圖3 仿貽貝高分子（左）、對照高分子（中、右）

圖4.1 氫鍵密度改善粘接強(qiáng)度與韌性

圖4.2 氫鍵密度改善粘接強(qiáng)度與韌性

本工作為開發(fā)強(qiáng)韌協(xié)同的膠粘劑提供了一個新的角度，對新的汽車、電子和航空用高性能膠粘劑發(fā)展具有良好的啟迪作用。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13356

來源：高分子科學(xué)前沿