石油是全球经济和制造业发展不可或缺的重要战略物资之一。随着全球范围能源危机加剧，石油勘探逐渐从陆地转移到海洋，石油泄漏风险也随之增大，因此亟需开发能在油环境完成封堵功能的粘接剂材料。然而，在湿环境中实现强黏附原本就十分困难，原因在于附着在目标底物表面的液层会阻碍粘接剂和被粘物直接接触。近年来，研究人员们已经在水下黏附取得巨大进展，提出了诸多有效的湿态黏附策略。但是，要实现牢固的油下粘附仍十分困难，原因在于与水相比：1）油液通常具有更低的表面张力和更高的黏度，致使其更易附着在底物表面且附着力更强、更难去除；2）同时，在与粘接剂接触后，油滴也易附着到胶粘剂表面污染粘接剂，致使粘接剂变得“湿滑”、不再具有粘性。上述原因也进一步限制了粘接剂在油环境的反复、长期使用。
浙江工业大学郑司雨/杨晋涛团队近年来在两性离子软物质增韧及其应用研究方面取得系列进展，包括：通过调控两性离子重复单元的化学结构提升分子间作用，构建了一系列高韧性两性离子凝胶材料（Chem. Mater. 2021, 8418; Nano Energy 2024, 109166）；结合相关衍生单体和/或两性离子单体构建一系列适用于水环境、油环境及电解液环境的湿态粘接剂（Adv. Funct. Mater. 2022, 2205597; Adv. Energy Mater. 2024, 2303991; Adv. Sci. 2024, 2407501）；通过设计苯乙烯可聚合基团，强化两性离子聚合物反聚电解质效应，调控其水化性能，构建本征耐盐的太阳能海水蒸发蒸发器（Adv. Funct. Mater. 2023, 2303272）。
在本文中，受细胞内吞作用启发，作者基于两性离子聚合物聚（2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱）PMPC和两性离子型表面活性剂3-磺丙基十六烷基二甲甜菜碱SB3-16，以甘油和水为介质构建坚韧的凝胶胶带，用于油环境黏附。两亲性表面活性剂可以形成胶束来捕获油滴，并通过聚合物基体的静电吸引将之从界面输送到凝胶内，通过“内吞”移除油膜，使凝胶与基底直接接触并实现黏附。基于PMPC基体的强亲水性、水下超疏油等优良特征，该胶带还进一步实现了以下功能：1）胶带在油环境中的长期牢固黏附、2）一定次数的反复黏附-剥离、3）可再生的粘接性能。上述三种功能分别保障凝胶胶带单次粘接的耐用性，短期内直接重复使用的可能性，以及长时使用污染后可再生循环使用的能力，使之具有可持续使用的特征。
图1 受胞吞启发的两性离子凝胶胶带设计策略及功能示意
图2 体系的结构表征及胶带的拉伸性能分析
图3 两性离子型凝胶胶带油环境黏附性能及封堵能力研究
图4 两性离子型凝胶胶带油环境的黏附机制研究
图5 两性离子型凝胶胶带的可持续使用功能展示
上述成果近期以“Endocytosis-inspired zwitterionic gel tape for high-efficient and sustainable underoil adhesion”为题发表于知名刊物《Advanced Science》，浙江工业大学硕士研究生唐悦蔓、司梦捷和天津工业大学王彦杰为论文共同第一作者，浙江工业大学郑司雨副研究员为通讯作者。论文的重要作者还包括浙江工业大学的杨晋涛教授。原文链接：
https://doi.org/10.1002/advs.202407501
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