胶粘剂在人类历史上有着很长的历史。从早期使用天然材料作为胶粘剂，到近代使用合成高分子作为胶粘剂。胶粘剂的发展也经历了从对粘附强度的单一追求，到环保，稳定等多样需求。最近，物联网和机器人的发展对新材料提出了许多新的需求，如智能化、信息化等。胶粘剂的智能化主要指的是可控可逆胶粘剂，比如利用光、电、热等物理场，实现胶粘剂的脱粘与再粘附等。而如何实现粘附强度的无损检测，并将其转变为可实时读取的数字信号，是实现胶粘剂信息化的关键。粘附状态的检测通常涉及三个过程，包括胶粘剂的固化过程、固化后粘附强度的预测和受力状态下粘附失效的预警。胶粘剂的固化过程一般可以通过测试胶粘剂分子聚合动力学的方法来表征，例如流变学测试。然而，在被粘物间的胶粘剂的固化过程进行原位表征是难以实现的。粘结强度的检测主要是基于断裂机制，即破坏现有状态并记录过程来获取粘附强度等信息。电磁脉冲和超声波可以确定粘接样品之间是否存在缺陷，以及用来区分粘附的强弱区域。然而，这些方法难以实现粘附强度的量化检测。并且这些方法难以实时监控粘附状态的变化。随着电子技术的进步，包括光、力和声音在内的物理量可以通过传感器转换成电信号。例如，使用离子导体和电子导体构建的传感器，可以通过电容和电阻的变化来感知压力等信息。因此，将粘附的状态转化为电信号是实现胶粘剂信息化的有效途径。
近期，苏州大学严锋教授团队合成了一系列基于（聚）离子液体的智能检测胶粘剂(Detectable Adhesive, DA)。将离-电传感技术相结合，实现了粘附失效的实时监测和预警。通过对聚合过程的电容电阻记录，实现了胶粘剂在被粘物中固化过程的原位测量；通过建立电容、电阻和粘附强度间的关系，及电路设计和电脑编程，构建了粘附强度预测的有效机制。
粘附强度由界面粘附和内聚粘附共同决定。界面的粘附强度通常取决于被粘物与胶粘剂之间的相互作用，相互作用的位点越多，粘附能越大。离子导体和电子导体在界面会由于电荷分离形成电化学双电层(Electrical Double Layer， EDL)，双电层电容的大小与界面处离子数量息息相关。因此，该论文通过建立电容和粘附强度间的关系，来获取界面粘附的信息。内聚粘附取决于胶粘剂本身的强度。当材料破裂或产生缺陷时，其电阻会发生变化。因此，可以通过电阻来监测胶粘剂的内聚强度。
通过关联粘附状态和电容电阻的关系，该论文主要实现了以下三个功能：
1. 通过测试聚合过程中的电容电阻变化，在保证聚合过程连续不间断的情况下，实现了胶粘剂在被粘物中固化过程的原位测量。
2. 通过建立电容、电阻和粘附强度的关系，建立了电信号与粘附强度之间的关系，可用于预测粘附强度。并通过电场下的流变测试，研究了聚离子液体基胶粘剂在通电下粘附强度增加的原因。
3. 通过构建基于蓝牙芯片的电路，实现了粘附失效过程的实时监测。通过测试胶粘剂动态和静态粘附失效过程中的电容电阻曲线，发现了不同模式下粘附失效的规律。通过设定预警电容阈值，实现了粘附失效的提前预警。
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原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202413799
来源：高分子科学前沿
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