水凝膠作為一種具備多維應(yīng)用潛能的高分子材料，因高含水量、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)，被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域，特別是在含水環(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，通常需要水凝膠黏附于基底表面。然而，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較難實(shí)現(xiàn)有效的黏附。因此，亟須建立一種新策略來改變水凝膠在濕環(huán)境中的黏附性能。

中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員周峰課題組提出了一種逆轉(zhuǎn)水凝膠黏附性能的新策略。研究將更加成熟的濕黏附劑與水凝膠結(jié)合，基于表面濕黏附涂層修飾的方法，賦予了水凝膠高黏附強(qiáng)度和可多次重復(fù)的黏附性能。此外，該方法還可實(shí)現(xiàn)其他含兒茶酚基團(tuán)功能聚合物在PVA水凝膠表面的修飾，如疏水功能改性。相關(guān)成果以Reversing Hydrogels Adhesion Property via Firmly Anchoring Thin Adhesive Coatings為題，發(fā)表在Advanced Functional Materials上。

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，制備的功能涂層具有較薄的厚度和良好的結(jié)合，可承受多次磨耗測(cè)試。同時(shí)，薄的黏附修飾層也為結(jié)構(gòu)水凝膠的改性提供了可能。該方法還可實(shí)現(xiàn)水凝膠表面的不對(duì)稱功能化，改性后的水凝膠表現(xiàn)出良好的不對(duì)稱黏附性和潤(rùn)濕性。

該工作為水凝膠的濕黏附和不對(duì)稱功能改性提供了新策略，并提出了一種思路，即基于表面修飾，將水凝膠在含水環(huán)境中“弱”黏附難題交給高性能的濕黏附劑去克服。

此外，基于該方法研究人員制備出一種具有不對(duì)稱功能的自清潔黏附貼片。該貼片具有良好的水下防污性能，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)原油和海洋生物的污損自清潔，具有優(yōu)異的水下黏附性能和高透光率。該材料在海洋光學(xué)設(shè)備防污和自清潔方面具有潛在的應(yīng)用前景。相關(guān)成果以Transparent Janus Hydrogel Wet Adhesive for Underwater Self Cleaning為題，發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）培育項(xiàng)目和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等的支持。

圖1.黏附水凝膠的制備流程及機(jī)理

圖2.水凝膠表面薄的黏附功能涂層

圖3.水凝膠的非對(duì)稱功能改性

圖4.可黏附水凝膠用于水下自清潔