由阳离子-π相互作用驱动的响应型水下粘合剂，具有高粘附切换比率

基于pH响应阳离子-π相互作用的智能水下胶粘剂开发及其高粘附切换比率和可回收性研究，通过调控质子化平衡实现动态自组装网络，实现0.00017 MPa至4.42 MPa的粘附强度可逆调控，并具备冷冻干燥/水合循环再生特性。

　　

摘要

能够动态调节粘附强度的刺激响应型水下粘合剂在多种应用中具有巨大潜力。然而，实现强粘附力同时兼具易于分离的特性仍然是一个主要挑战。本文介绍了一种pH响应型水下粘合剂，通过调节聚乙烯亚胺衍生的氨基阳离子与儿茶酚芳香基团之间的可调控阳离子-π相互作用，实现了约8471的超高粘附切换比。该粘合剂通过pH控制的相变来调节粘附性能：在pH 8.5时表现为弱粘附性（约0.00017 MPa），在pH 10.5时表现为强粘附性（约1.44 MPa）。pH依赖的质子化平衡决定了阳离子-π相互作用的强度（通过其结合能来量化），从而在宽范围内调节动态交联网络和水下粘附强度。这种粘合剂具有介于传统胶粘剂和压敏胶带之间的优异粘弹性，能够实现水下复杂几何形状的自适应密封。值得注意的是，该粘合剂经过冻干/再水化循环后仍具有出色的可回收性，多次再生后仍能保持初始的粘附效率。粘附后的氧化交联通过共价强化动态网络，进一步将界面粘附强度提升至约4.42 MPa。本研究为设计用于智能水下应用的智能粘合剂提供了基础性见解。

图形摘要

本文报道了一种利用pH可调阳离子-π相互作用的水下粘合剂，通过在不同粘附状态（pH 8.5时为弱粘附性，约0.00017 MPa；pH 10.5时为强粘附性，约1.44 MPa）之间切换，实现了强粘附力和按需分离。这种粘合剂具有高达约8471的超高切换比（比现有系统高出三个数量级），同时具备水下自适应密封能力和通过冻干/再水化实现完全回收的特性。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。