《Small》：Topological Structuring of Adhesive Layers to Enhance Resistance against Interfacial Fracture
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异种材料的可靠粘接对于轻量化和节能至关重要。然而，其界面往往容易发生断裂，阻碍了复合材料的广泛采用。虽然仅依赖分子间相互作用的韧性粘附对特定被粘物有效，但根据粘合剂的选择，断裂强度会显著受损。或者，通过表面结构化实现机械互锁（mechanical interl
异种材料的可靠粘接对于轻量化和节能至关重要。然而，其界面往往容易发生断裂，阻碍了复合材料的广泛采用。虽然仅依赖分子间相互作用的韧性粘附对特定被粘物有效，但根据粘合剂的选择，断裂强度会显著受损。或者，通过表面结构化实现机械互锁（mechanical interlocking）（锚定效应，anchor effect）来提高粘接强度的方法也被广泛使用。然而，这种方法在刻蚀和表面清洁过程中存在能耗和环境问题。在此，研究人员引入了一种替代/混合方法，将化学亲和性与结构互锁相结合。研究人员使用基于溶液的技术制备了一个与一种被粘物强相互作用的多孔层（porous layer）。该多孔结构为与另一种被粘物形成稳健的机械互锁提供了模板，无需使用传统粘合剂。通过调节孔隙几何形状，该方法可实现超过7 MPa的脱粘强度，与无结构界面相比显示出显著改善。实验和模拟表明，断裂韧性源于互锁结构内的刚度差异，从而抑制了裂纹扩展。这种结构设计策略为工程化耐久界面提供了一条合理途径，能够制造各种材料的先进复合材料。
异种材料的高可靠粘接是实现轻量化和多材料结构设计的关键技术，在交通运输、电子器件及建筑领域具有广泛应用前景。然而，由于被粘物之间物理化学性质差异引起的应力集中和化学不相容，界面区域常成为断裂的薄弱环节，严重制约了复合材料体系的推广。为解决这一问题，现有技术主要依赖两类策略：一是基于分子间相互作用的化学粘合，其效果受胶粘剂种类限制；二是通过表面刻蚀、激光加工等形成粗糙结构以引入机械互锁（即锚定效应），但此类减法工艺需经历刻蚀和清洗等步骤，能耗高且环境负担大。为此，研究人员提出一种将化学亲和性与结构互锁相结合的混合方法，在不使用传统胶粘剂的条件下增强界面抗断裂能力。该研究成果发表于《Small》期刊。
研究人员以具有极性的聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物（poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene), P(VDF-TrFE)）为模型材料，利用溶液法在玻璃等基材上制备了多孔锚固层（printable porous anchor, PPA）。通过调节低沸点溶剂丙酮和高沸点溶剂2-丁酮（MEK）的混合比例，可精确调控相分离产生的孔径。随后将柔性SEBS或脆性PMMA作为第二聚合物渗入多孔网络，形成互穿结构。力学测试表明，当孔径缩小至亚微米尺度时，复合接头在无胶粘剂情况下可获得超过7 MPa的断裂强度，较平坦界面大幅提升。结合原位裂纹观察与粒子模拟，研究人员揭示了增韧机制：硬质骨架与软质通道之间的刚度失配使裂纹难以沿界面直线扩展，转而诱发部分内聚破坏，从而耗散应力集中。这一结构设计策略为工程化耐久界面提供了理性路径，有望推动多材料先进复合材料的制造。
研究人员为开展本研究采用了以下关键方法：①利用粘弹性相分离（viscoelastic phase separation）法制备多孔聚合物涂层，通过调节丙酮/MEK混合溶剂比例控制孔径；②采用溶液渗透法将第二聚合物（SEBS或PMMA）填充入多孔网络形成复合结构；③使用原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）表征表面及截面形貌；④通过拉伸试验获取应力-位移曲线和断裂强度；⑤设计透明基材的定制夹具进行断裂过程原位光学观察；⑥构建基于Morse势的简化二维粒子模型模拟界面断裂行为；⑦借助红外光谱（IR）和压电力显微镜（PFM）分析化学组分及铁电性能。该研究涉及玻璃、铝等基材，无临床样本队列。
2 多孔/渗入结构的制备与表征：通过AFM证实了网络结构，孔径随MEK比例增加而增大；SEM和透明性实验证实SEBS完全填充孔隙，形成致密复合物。结论：可控制备了具有互穿网络结构的复合界面。
3 互穿结构增韧复合材料：拉伸测试显示PPA样品断裂
