小材科研|西安交大卢同庆教授提出一种用于水凝胶强力粘附的通用策略( 二 )
以PAAm水凝胶和玻璃基板为例 ， 为了说明胶聚合物胶水的多样性 。 该胶聚合物可由各种含羧基的合成或天然聚合物制备 。 除了PAA ， 还可将多巴胺分子接枝到其他长链聚合物上 ， 如透明质酸(HA)、海藻酸(Alg)和羧甲基纤维素(CMC) ， 形成一系列的胶水聚合物 。由于胶水聚合物与水凝胶网络的之间的物理纠缠作用 ， 胶水聚合物与水凝胶的粘合不受官能团的影响 。
本文插图
图3-拓扑结构的缠结对粘接能的影响 。
这种粘合机制要求胶聚合物包含三种成分:长链聚合物作为主链 ， 接枝在主链上的多巴胺分子作为功能链 ， 以及NaIO4氧化剂作为分子间交联的触发剂 。 以PAAm水凝胶和玻璃基板为例 。 如果仅在水凝胶-玻璃界面上铺展PAA溶液 ， 其链既不能通过化学或物理作用与玻璃基板结合 ， 也不能形成新的网络来缝合已有的水凝胶网络 。 因此剥离试验测得的粘附能仅在≈6J/m2 。 如果将多巴胺接枝的PAA分散在界面上 ， 聚合物链可以通过功能邻苯二酚与玻璃基底结合 。 然而 ， 没有加入NaIO4 ， 分子间交联就不能被触发 ， PAA链就不能缝合水凝胶网络 。 因此胶水聚合物链无法引起有效的能量耗散 ， 粘附能仅达到≈17 J/m2 。 三种成分均存在时 ， 粘附能≈400 J/m2 。
综上所述 ， 该研究展示了一种简单而通用的粘合方法 ， 即在不同的水凝胶和附着物之间的一针粘合策略 。 实现粘接的关键是使用具有可触发交联性能和多功能粘接能力的聚合物链 。 这些胶水聚合物能够在与水凝胶网络纠缠 ， 并与附着表面发生化学作用 ， 形成独特的缝接拓扑 。 利用邻苯二酚化学实现了胶聚合物的功能 。 其他具有类似性质的化学组分也可能成为合成胶水聚合物的工具箱 。 可以方便和通用的粘合策略 ， 根据不同的材料进行有效的选择 。 特别是各种硬或软材料与活体组织的结合 ， 在医学和工程应用方面显示出巨大的潜力 。
论文链接：
【小材科研|西安交大卢同庆教授提出一种用于水凝胶强力粘附的通用策略】https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202003207
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