胶粘剂广泛应用于消费电子、汽车制造等先进制造领域，按照实施方式，胶粘剂可分为结构胶（液态胶）和压敏胶（胶带），其中压敏胶带使用简单、只需要轻微施加压力，即可实现粘接，在实施应用中非常广泛。但现有商用压敏胶粘接在拆卸过程中，粘接部件极易损坏，造成巨大的资源浪费。本团队前期研究证实(Macromolecules, 2024, 57, 9355-9366；Chemical Engineering Journal, 2024, 491, 151967；ACS Applied Polymer Materials, 2023, 5, 7328; ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, 14, 41456)，利用离子胶粘剂（ionoadhesive）快速的界面电化学反应，可以实现粘接体系的高效电致剥离拆卸。然而，现有公开发表的学术论文，均为液态胶水，能不能设计出一款可以高效电致剥离的压敏胶带，依然是一个未知数；而且，现有共混型离子胶粘剂存在的液体泄漏问题，严重影响粘接体系的环境可靠性与服役寿命。
针对以上问题，西南科技大学魏勇、王山林团队设计了一种高粘接强度，且能高效电致剥离的全固态（Liquid-free）离子压敏胶，该研究近日以题为“Electrically Detachable and Fully Recyclable Pressure Sensitive Ionoadhesive Tapes ”发表在《Advanced Functional Materials》上。西南科技大学2023级硕士研究生岳麒麟为第一作者，西南科技大学魏勇和王山林为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和西南科技大学博士基金的支持。
值得注意的是，文中出现的“ionoadhesive”是一个新单词，2024年5月第一次在本团队发表的文章中得以体现（Chemical Engineering Journal, 2024, 491, 151967）。“ionoadhesive”是ionic conductive adhesive的缩写形式，“iono”意思是离子的或离子导电的，“adhesive”意思是胶粘剂，那ionoadhesive就是离子胶粘剂的意思，ionoadhesive这个词的命名，借鉴了本领域离子凝胶（ionogel）和离子弹性体（ionoelastomer）的命名方式。离子胶粘剂的典型特征就是其电致剥离行为。在本文中，作者首先以丙烯酸异辛酯为软单体、离子单体为硬单体、丙烯酸为功能单体，采用溶液聚合，合成了一种聚离子液体（PIL）压敏胶，然后在其中引入有机金属盐，构建多重非共价相互作用（Multiple NCIs），多重非共价相互作用不仅可以增强物理交联确保高机械性能，还可以促进有机金属盐的解离增加离子浓度，从而实现机械性能与离子传输性能的协同调控，进而制备了一种高粘接强度、高离子传输，且能够高效电致剥离的离子压敏胶。本文详细探讨了离子压敏胶的合成工艺，以及离子链段、功能链段对离子压敏胶性能的影响与机制。
图1. 图文摘要
从图2可以看出，制备的离子压敏胶适用于各种金属、非金属材质的粘接，界面韧性远超常见商用压敏胶，最高可达1.8 kJ/m2；剪切粘接强度高达4 MPa。本文对离子压敏胶的结构与相互作用机制及其对离子压敏胶性能的影响机理进行了详细探讨。而且，制备的离子压敏胶的离子电导率高达8.8E-4 S/m（界面韧性依然可以达到1.6 kJ/m2），在粘接体系两端施加电压后，离子载流子迅速定向迁移至粘接界面，并发生快速的界面电化学反应，使得本文设计的压敏胶粘接能在安全电压（小于30 V）通电1分钟以内达到90%以上的电致剥离效率（图3）。此外，该研究还发现，制备离子压敏胶还具备出色的循环粘接能力，本工作对离子压敏胶的循环粘接机理进行了详细阐述（图4）。总之，本研究通过构建多重非共价相互作用，实现了机械性能与离子传输性能的协同调控，进而制备了一种高粘接强度、高离子传输，且能够高效电致剥离的离子压敏胶。这一研究为压敏胶粘接的高效电致剥离提供了新的思路，有理由相信，该压敏胶将为更多行业带来革新。
图2. 离子压敏胶的结构与粘接性能
图3. 离子压敏胶的电化学性能与致剥离行为
图4. 离子压敏胶的循环粘接与机理
原文链接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202423865
通讯作者介绍：
通讯作者魏勇，副教授，硕士生导师，四川省“天府峨眉计划”青年人才，西南科技大学高层次人才。主要从事离子胶粘剂（ionoadhesives）的设计与相关机理研究。主持参与国家自然科学基金、四川省自然科学基金、西南科技大学博士基金等项目，在Advanced Functional Materials, Macromolecules, Chemical Engineering Journal等期刊发表论文20余篇，申请国家发明专利6件。
通讯作者王山林，副教授，硕士生导师，四川省学术和技术带头人后备人选，中国机械工程学会材料分会委员、全国材料与器件科学家智库功能材料与器件专家委员、全国研究生教育评估监测专家库专家。主要从事表界面防护、粘接材料的设计、开发与应用，先后主持国家自然科学基金面上、青年等科研项目10余项,在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Macromolecules, Chemical Engineering Journal等期刊发表论文20余篇，申请国家发明专利20余件（单项专利转化最高金额100余万元），研究成果服务于中物院、九洲等多个企事业单位。
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