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西安交大科研人员在水凝胶通用粘接领域取得重要进展
2020年7月30日

将水凝胶与多种异质材料(例如金属、陶瓷、弹性体、塑料和生物组织)结合在一起对于许多新兴技术,如柔性电子、软机器人、人机界面、药物输送和生物医学等至关重要。

近年来,MIT、哈佛大学等研究团队在水凝胶软湿界面粘接领域取得了突破性进展。但是现有的水凝胶粘接方法存在预处理复杂、方法局限性大等问题。如通过化学键进行粘合的方法需要水凝胶或者粘接基底具有特定的官能团,这使得反应条件严格、反应耗时,且会用到有毒物质;通过物理拓扑缠绕的方法虽然不需要特定的官能团,但是此方法只适用于有微孔结构的基底,如水凝胶和生物组织。

针对这一问题,西安交通大学航天航空学院软机器实验室卢同庆教授及高扬博士提出水凝胶通用粘接的概念。研究团队以聚丙烯酸接枝儿茶酚形成的长链聚合物作为胶水,简单方便地使多种水凝胶与多种材料(玻璃、金属、塑料、弹性体、生物组织)形成有效粘接。

据介绍,作为胶水的聚合物溶液可以扩散到水凝胶网络中,带有儿茶酚的聚合物长链在氧化剂的触发下发生交联,原位形成的聚合物网络像“分子缝线”一样与水凝胶网络拓扑缠绕在一起,同时聚合物链上的儿茶酚又可以通过各种相互作用与不同基底材料(玻璃、金属、塑料、弹性体、生物组织)键合,从而产生强韧粘接,其粘接能高达200-400J/m2。

这一研究不仅为水凝胶粘接提供了一种方法,同时极大简化了柔性器件和可穿戴设备中的异质材料组装问题,并且在医学和工程应用中具有巨大的潜力。(林中祥胶粘剂技术信息网)

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