四川大學(xué)冉蓉/國科大溫州院陳強：將非粘性水凝膠轉(zhuǎn)為堅韌粘合劑
文章來源：「水凝膠」微信公眾號 更新時間：2021-04-21 14:36:06
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【介紹】
在水凝膠和固體表面之間實現(xiàn)牢固的粘合對于開發(fā)新興的具有高復(fù)雜性的軟硬混合設(shè)備至關(guān)重要。然而，由于其與固體表面的弱界面相互作用和可忽略的機械耗散，對于許多非粘性水凝膠而言，這是極具挑戰(zhàn)性的。
 【摘要】
最近，四川大學(xué)冉蓉教授/中國科學(xué)院大學(xué)(國科大）溫州研究院陳強教授團隊報告了一種相分離策略，可將傳統(tǒng)的非粘性水凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于各種固體表面的強力膠，而無需進行化學(xué)處理。在良溶劑和不良溶劑的混合物中平衡水凝膠會引起相分離，導(dǎo)致凝膠表面和大部分凝膠中聚合物體積分數(shù)的顯著增加。凝膠表面的高密度聚合物鏈有助于與固體表面形成致密的非共價鍵陣列，從而改善了粘合的固有功，并有利于從裂紋前沿到本體凝膠的力傳遞。同時，本體凝膠中的相分離結(jié)構(gòu)在界面分離時允許顯著的機械耗散。這種協(xié)同作用有助于提高界面韌性。超過1000 J m-2的強韌性是即時且可重復(fù)的，經(jīng)過100多次附著/分離循環(huán)后，界面韌性沒有明顯損失。這種簡便，可重復(fù)的相分離方法也是通用的，可以由多種混合溶劑誘導(dǎo)，并適用于多種類型的常見非粘性水凝膠，以實現(xiàn)堅硬而又可分離的凝膠-固體粘合。相關(guān)論文以題為Transforming Non-Adhesive Hydrogels to Reversible Tough Adhesives via Mixed-Solvent-Induced Phase Separation發(fā)表在《Journal of Materials Chemistry A》上。
【主圖】
 圖1.實現(xiàn)脆性水凝膠與固體表面牢固粘合的相分離策略的示意圖。
 圖2.通過相分離將PAAm凝膠從非粘性凝膠調(diào)整為堅韌的粘合劑。
 圖3.相分離對PAAm水凝膠表面和整體結(jié)構(gòu)的影響。
 圖4.相分離對PAAm水凝膠力學(xué)性能的影響。
 圖5.有效接觸以實現(xiàn)堅硬的凝膠-固體粘附。
 圖6.堅硬的凝膠-固體粘合的通用性和可重復(fù)性。
 圖7.堅硬的凝膠-固體附著力使軟剛性混合設(shè)備成為可能。 |
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