清洁海绵

  现代工业与日子中，粘合剂是衔接各类资料的要害。但是，开发兼具高强度、环境适应性（干/湿环境）和可继续性的粘合剂仍是巨大应战。现有商业粘合剂（如环氧树脂、聚氨酯）在水下环境功能骤降，导致船只、海底管道等修理困难。虽然自然界贻贝经过两亲性蛋白完成水下强黏附，但仿生资料的水下粘接强度长时刻低于1 MPa。此外，传统粘合剂不行收回，加重塑料污染和资源糟蹋。

  美国橡树岭国家试验室Md Anisur Rahman研讨团队在《科学·发展》宣布突破性效果，运用消费后PET塑料废料开宣布多功能、高强度、可逆的粘合剂。该资料经过无溶剂动态交联技能，将解构的PET大分子单体与双乙酰乙酸酯交联剂结合，构成动态乙烯醇缩脲键网络。其两亲性规划赋予杰出的水下（6.51 MPa）、结构（17.1 MPa）和压敏（563 kPa）粘接功能，逾越商业粘合剂，且支撑热修正、化学收回及屡次循环运用，为塑料晋级再造供给新途径。

  受贻贝黏附蛋白启示，团队规划出具有刚性疏水对苯二甲酰胺中心与亲水胺端基的PET大分子单体（PET-JAT403），结合面两亲联剂TCDAcAc（一端疏水三环癸烷、一端亲水乙酰乙酸酯）。这种分子级两亲性结构模仿了贻贝蛋白的黏附机制，使资料能一起在水下和枯燥环境中经过氢键、范德华力完成强效黏附。

  图1 多功能、强韧、可逆、可继续粘合剂的规划原理。贻贝黏附蛋白由两亲性儿茶酚胺和赖氨酸组成，与多种标明发生强动态相互效果。这些氨基酸的两亲性对其环境适应性至关重要，完成干/湿环境下的黏附。受此自然系统启示，咱们以PET消费废料开宣布强韧、可逆、高适应性粘合剂，适用于水下、结构及压敏运用。

  经过PET废料与三胺化合物JAT403的无溶剂胺解反响，组成四胺大分子单体，再与TCDAcAc在室温下快速交联（30秒）。动态乙烯醇缩脲键赋予资料类玻璃体特性：80°C以上可逆键交流完成热修正，275 kJ/mol活化能证明其热驱动重组才能。资料在水及有机溶剂中浸泡72小时无溶解（溶胀率0%），具有优异安稳性。

  图2 PET废料组成两亲性PET大分子单体及可逆粘合剂。(A) PET经过JAT403胺解生成四胺大分子单体；(B) PET-JAT403与TCDAcAc构成乙烯醇缩脲键动态网络；(C) 10:5 TCD-V的DMA曲线显现高储能模量及类橡胶渠道；(D) 温度梯度下的应力松懈行为；(E) 松懈时刻的阿伦尼乌斯联系（活化能275 kJ/mol）。

  10:7胺基/乙酰乙酸酯配比的粘合剂在铝基板上完成6.51 MPa的搭接剪切强度，逾越文献报导值（图3H）。面两亲性规划是要害——亲水基团促进界面结合，疏水组分阻挠水分浸透。交联密度调控试验显现：高交联度（10:7）显着提高水下强度，较10:2配方强度提高290倍。在模仿海水（3.5% NaCl）中仍坚持3.54 MPa强度，适用海洋工程。

  图3 TCD-V的水下粘接功能。(A) 水下粘接流程；(B) 10:7 TCD-V在水下的力-伸长曲线；(C) 固化时刻对强度影响；(D) 不同胺基/AcAc配比强度比照；(E) 脱粘功；(F) 基材亲水性对强度的影响；(G) 对照组功能比照；(H) 与文献水下粘合剂功能比照（n=3）。

  枯燥环境下，10:5配方在80°C固化6小时后达13.6 MPa搭接强度，脱粘功（9010 N/m）是商业环氧胶的6倍。其强韧特性源于聚丙烯氧基团的应力耗散才能，使资料出现稀有应变硬化行为。在钢材、木材、玻璃上均引发基材损坏（强度20 MPa），玻璃纤维/碳纤维-铝异质界面粘接强度达11.1–15.7 MPa。热熔形式（120°C压合）在钢材上完成19.5 MPa强度，且在液氮（-100°C）、酸碱（pH 3–11）、高湿环境中功能安稳。

  图4 TCD-V在不同结构基材上的功能。(A) 室温固化粘接力-伸长曲线°C与室温固化强度比照；(C) 不同配方与对照组强度；(D) 强韧粘接的力-伸长曲线；(E) 四种基材上的强度（*为基材损坏）；(F) 热熔胶（HMA）功能；(G) 极点环境强度；(H) 80°C热脱粘；(I) 10次循环再粘接功能（n=3）。

  低交联密度配方（10:0.5）的玻璃化温度降至11.8°C，完成室温压敏粘接。在特氟龙、纸张、聚碳酸酯等六类基材上展示可逆粘附（铝基强度50.2 kPa），10次循环无功能丢失。高压处理（1000 kPa）后强度升至563 kPa，证明其作为环保胶带的潜力。

  图5 压敏运用与机理。(A) 六类基材压敏粘接；(B) 2.5 kg重物悬挂演示；(C) 不同基材强度；(D) 10次循环压敏功能；(E) TCDAcAc在二氧化硅模型标明发生氢键的DFT核算；(F) 粘附机制示意图（氢键主导界面效果）（n=3）。

  开始生命周期评价显现：粘合剂碳脚印仅2.39 kg CO₂/kg，低于传统产品。PET-JAT403和TCDAcAc的碳脚印分别为2.29与2.68 kg CO₂/kg，为职业最低水平之一。化学收回试验证明：经过胺解可高效收回大分子单体，完成闭环循环。

  该研讨经过仿生两亲性规划与动态共价键战略，将PET废料转化为高功能可收回粘合剂，处理了水下粘接弱、不行收回等长时刻难题。其强度、耐性和环境适应性逾越商业产品，且支撑屡次循环运用。团队指出，未来选用生物基胺类化合物可逐渐下降碳脚印。此项技能不仅为塑料晋级再造供给商业化途径，更为下一代可继续粘合剂规划树立新标杆。

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