听说过出“淤泥”而不染，下油锅而无恙的水凝胶吗？软材料原位粘接方法使之成为可能。什么是软材料原位粘接法？将硅烷偶联剂分别添加到水凝胶和高弹体的先驱溶液中；通过共聚或嫁接的方式将硅烷偶联剂并入水凝胶或高弹体的网络中；随后，硅烷偶联剂自发的缩合，在软材料内部形成交联点，在软材料界面处产生粘接。硅烷偶联剂中，一个硅原子连接一个有机官能团R和三个可水解基团X；在水分子存在的条件下，硅烷氧基水解生成硅醇；硅醇与硅醇缩合形成硅氧烷。硅烷偶联剂有众多可供选择的有机官能团，因此该方法可用于多种聚合物材料体系。它可以整合性质各异的水凝胶和高弹体，特别适用于：水凝胶和高弹体复合结构3D打印、软材料涂层。利用软材料原位粘接方法还可以：
1、制备耐氧可塑性水凝胶，不仅可用于打印、涂层，还可纺水凝胶纤维；
2、对任意形状或结构的软材料做涂层；
3、制备耐高温水凝胶，首次展示了水凝胶在120 ℃环境下的使用；
该方法将为软器件、软机器的发展提供无限的可能性。
随着强韧性水凝胶和水凝胶离子导体的出现，软器件（如触控板、显示器、扬声器、电子皮肤、智能织物、纳米发电机、爬行机器人、机器鱼、人工肌肉、人工神经等）已成为当前研究的前沿和热点。这些软的器件由水凝胶和高弹体组装而成。水凝胶作为可拉伸的、透明的离子导体；高弹体作为可拉伸的、透明的电介质。同时，高弹体还可阻碍水凝胶在空气中脱水、在水环境中进行溶质交换。
然而软器件有一个棘手的问题：水凝胶与高弹体之间的黏附非常弱，其界面能小于1 J/m2，远低于普通水凝胶的断裂能100 J/m2；对于高弹体和韧性水凝胶，其断裂能则高于1000 J/m2。而现有的粘接方法却具有很大的局限性：
1、胶水只能用于已合成好的材料，不能用于软材料涂层和3D打印；
2、表面改性处理，可将水凝胶网络嫁接在高弹体表面，但反之则不行；
3、通过共聚方式将二者粘接起来，但该方法仅限于特定的材料。
软材料原位粘接方法突破了这些限制：可整合性质各异的软材料、适用于任意加工工艺（如软材料涂层技术和3D打印等）
该研究工作发表在Nature Communications, (2018) 9:864。刘綦涵（哈佛大学博士后）、念国栋（浙江大学、哈佛大学联合培养博士）、杨灿辉（哈佛大学博士后）为论文共同第一作者，哈佛大学、美国工程院院士锁志刚教授为论文通讯作者，浙江大学曲绍兴教授为论文合作作者.
转载自微信公众号“高分子科学前沿”
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全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-03269-x.pdf
