分子魔术贴技术：水凝胶涂层界面粘附特性的精准表征新策略

针对水凝胶涂层与基底界面粘附力难以精准评估的难题，研究人员创新性提出"分子魔术贴"技术。该技术通过共价键嫁接聚合物链的刚性层与非共价键结合水凝胶，实现了对35-50 μm厚度水凝胶涂层粘附韧性的90度剥离测试，解决了传统氰基丙烯酸酯背衬影响水凝胶力学性能的问题，为软湿涂层粘附表征提供了普适性方案。

　　

水凝胶作为含大量水分的聚合物网络，自1960年代起已广泛应用于隐形眼镜、超吸收尿布等领域。近年来高强度水凝胶的发展更推动了其在离子电子器件、可穿戴设备等新兴领域的应用。然而水凝胶涂层与基底的界面粘附质量评估长期面临挑战——传统氰基丙烯酸酯背衬会渗入亚毫米级水凝胶形成玻璃相，严重影响力学性能测试准确性。

中山大学的研究团队受钩环搭扣（Velcro）启发，开发出"分子魔术贴"技术。该技术采用聚乙烯对苯二甲酯(PET)为刚性基底，通过碳碳共价键嫁接聚丙烯酸(PAA)链，其羧基与水凝胶的酰胺基形成氢键网络。这种非共价键结合具有即时强粘附特性，且不影响水凝胶本体力学性能。研究团队通过精确控制涂层厚度（35-50 μm）、剥离速度及交联密度，采用90度剥离测试量化界面粘附韧性，发现裂纹始终沿水凝胶-基底界面或水凝胶内部扩展，证实了测试方法的可靠性。

关键技术包括：1）紫外光引发PET表面接枝PAA链构建分子魔术贴；2）硅氧烷键合将聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶固定于玻璃基底；3）预置界面裂纹的90度剥离力学测试；4）多参数（厚度、速度、交联度）粘附韧性表征体系。

【实验部分】
通过α-酮戊二酸光引发剂在PET表面接枝PAA链，TMSPMA硅烷偶联剂实现PAAm水凝胶与玻璃基底的化学键合，确保界面稳定性。

【水凝胶涂层粘附表征】
90度剥离测试显示，当剥离力F达临界值时，裂纹沿水凝胶-玻璃界面扩展，单位宽度粘附能G=2F/w。在35 μm厚度PAAm水凝胶中测得粘附韧性为15.8 J/m²，显著高于传统方法数据。

【结论】
分子魔术贴技术突破了软湿涂层界面表征的技术瓶颈，其非共价键结合特性避免了测试过程对水凝胶力学性能的干扰。该工作为润滑涂层、防污涂料等领域的质量评估提供了新范式，被发表于《Extreme Mechanics Letters》。研究获国家自然科学基金（12302225）等资助，Yecheng Wang和Xuxu Yang为共同通讯作者。