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【科研摘要】

具有牢固，快速和穩(wěn)定的粘附能力的水下粘合劑已成為各種工業(yè)應用的迫切需求。最近，東華大學武培怡教授團隊已經開發(fā)了基于富含氟的聚（離子液體）和相應的離子液體單體的高度透明的離子凝膠并將其用作水下粘合劑。利用這種離子凝膠的出色界面適應性和高機械強度，可以實現(xiàn)強大而穩(wěn)定的水下附著力。

水下粘合強度可高達5.18±0.27 MPa。此外，它還可以在很寬的pH范圍（0–14）內實現(xiàn)牢固的鍵合。還開發(fā)了基于離子凝膠的防水透明膠帶，它可以在潮濕和水生環(huán)境中進行維修工作。相關論文以題為A highly transparent ionogel with strength enhancement ability for robust bonding in an aquatic environment發(fā)表在《Materials Horizons》上。

【主圖導讀】

圖1（a）IGs粘附在基材上并原位聚合以在水生環(huán)境中形成強粘附力的示意圖。（b）IG0.5在可見光波長范圍內的透射率。（c）IG的真實應力-應變曲線。（d）pIG的真實應力-應變曲線。（e）拋光玻璃的照片。（f）用IG2粘接后的拋光玻璃的照片，粘接區(qū)域變?yōu)橥该鳌＃╣）玻璃和pIG2之間的結合界面的SEM顯微圖像。

圖2（a）在水生環(huán)境中用IG0.5粘合的玻璃的數(shù)碼照片。（b）在水生環(huán)境中玻璃粘合中的IG的剪切剪切曲線。（c）玻璃的數(shù)字圖片，將其與IG0.5粘合并在紫外線下進一步原位聚合。（d）在水生環(huán)境中與玻璃結合的pIG的彎曲剪切曲線。（e）具有不同重量比的PIL和IL的IG和pIG的水下粘附強度。（f）不同底材的pIG的水下粘合強度。

圖3（a）pIG2-N樣品的真實應力-應變曲線。（b）用于玻璃的pIG2-N樣品的彎曲剪切曲線。（c）不同材料的pIG2-N樣品的水下附著強度。（d）pIG2-N0.4在不同溶液中對不同材料的水下粘附強度。（e）pIG2-N0.4在水生環(huán)境中的粘附強度的長期穩(wěn)定性。（f）比較文獻中報道的pIG2-N樣品和粘合劑的水下粘合性能。

圖4（a）尺寸為20×20 cm的防水透明膠帶的照片。（b）PET和防水透明膠帶在可見波長范圍內的透射率。（c）照片顯示防水透明膠帶在水生環(huán)境中修復桶中孔的能力。（d）防水透明膠帶在不同材料上的水下粘合強度。（e）防水透明膠帶與鐵在不同環(huán)境下的粘合強度。

【總結】

已經開發(fā)了基于聚（離子液體）和相應的離子液體單體的富氟離子凝膠。 由于離子凝膠的疏水性，它可以消除水分子的干擾，并在水生環(huán)境中與底物充分接觸。在離子液體單體的原位聚合之后，離子凝膠的機械強度得到了極大的改善，并形成了牢固的附著力。水下附著強度可以達到5.18±0.27 MPa，遠高于文獻中的其他報道。此外，離子凝膠可以在1 M HCl，NaOH和NaCl溶液中保持強粘附力。還開發(fā)了基于離子凝膠的柔性防水透明膠帶，可用于在潮濕和水生環(huán)境中進行維修工作。這種新型的粘合劑離子凝膠在水基設備，水下轉移和水下軟機器人領域具有廣闊的應用前景。