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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(yīng)用的迫切需求。最近，東華大學(xué)武培怡教授團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于富含氟的聚（離子液體）和相應(yīng)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(yīng)性和高機(jī)械強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大而穩(wěn)定的水下附著力。

水下粘合強(qiáng)度可高達(dá)5.18±0.27 MPa。此外，它還可以在很寬的pH范圍（0–14）內(nèi)實(shí)現(xiàn)牢固的鍵合。還開(kāi)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(jìn)行維修工作。相關(guān)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(dǎo)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(qiáng)粘附力的示意圖。（b）IG0.5在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透射率。（c）IG的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。（d）pIG的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)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(jié)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(jìn)一步原位聚合。（d）在水生環(huán)境中與玻璃結(jié)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(qiáng)度。（f）不同底材的pIG的水下粘合強(qiáng)度。

圖3（a）pIG2-N樣品的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)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(qiáng)度。（d）pIG2-N0.4在不同溶液中對(duì)不同材料的水下粘附強(qiáng)度。（e）pIG2-N0.4在水生環(huán)境中的粘附強(qiáng)度的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。（f）比較文獻(xiàn)中報(bào)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(jiàn)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透射率。（c）照片顯示防水透明膠帶在水生環(huán)境中修復(fù)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(qiáng)度。（e）防水透明膠帶與鐵在不同環(huán)境下的粘合強(qiáng)度。

【總結(jié)】

已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于聚（離子液體）和相應(yīng)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(jī)械強(qiáng)度得到了極大的改善，并形成了牢固的附著力。水下附著強(qiáng)度可以達(dá)到5.18±0.27 MPa，遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)中的其他報(bào)道。此外，離子凝膠可以在1 M HCl，NaOH和NaCl溶液中保持強(qiáng)粘附力。還開(kāi)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(jìn)行維修工作。這種新型的粘合劑離子凝膠在水基設(shè)備，水下轉(zhuǎn)移和水下軟機(jī)器人領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。