受章鱼启发的智能粘附剂在软爪、医疗监测等领域展现出广阔的应用前景。然而，现有仿生粘附剂因刚度无法调控，其粘附强度与生物组织相比仍存在显著差距，尤其是粘附不平整表面时。本研究采用具有光热转换性能的形状记忆聚合物（SMP），模拟章鱼触手吸盘与肌肉的特性，提出一种刚度可调的光响应智能粘附剂（PSA）。借助SMP的形状记忆性能，该智能粘附剂可通过调控自身刚度实现共形接触、形状锁定与主动释放。此外，得益于其疏水特性，该粘附剂不仅适用于空气中各种特征表面的操控，还能在水下环境中有效发挥作用。本文提出的粘附剂在空气和水下环境中，其附强度分别约为传统章鱼仿生粘附剂的18倍和11倍，进一步提升了粘附和脱附功能。该粘附剂在工业生产线及日常生活中具有巨大应用潜力，为粘附材料的发展开辟了全新方向。

  近期，东北农业大学文理学院张海洋副教授团队受章鱼粘附结构的启发，利用形状记忆聚合物与Fe?O?纳米颗粒，开发了一种光响应智能粘附剂（PSA），该粘附剂能够在空气和水下对不平整表面实现粘附转换（图1a）。类似章鱼能够调节其肌肉硬度和吸盘结构，PSA利用其形状记忆特性能够可逆地调节自身的硬度和微腔形状。通过调节其加热温度，PSA的模量可以在约1426 MPa（玻璃态）和1 MPa（橡胶态）之间可逆切换。同时在外力和温度的协同作用下，PSA可实现表面微腔结构的可逆变化（图1b）。在初始状态下，具有微腔结构的PSA表现出高模量，处于玻璃态，不具备粘附性能 (图1cI)。通过加热，PSA可以从玻璃态（≈1426 MPa）转变为橡胶态（≈1 MPa）。与章鱼肌肉处于相对放松的“软状态”类似，在压力作用下，PSA可以适应物体的形状并实现共形接触。与此同时，微腔内的空气被排出，在微腔内外产生压力差。降低温度， PSA从橡胶态转变为玻璃态，类似章鱼肌肉收缩变为紧张的“硬状态”，导致模量增加并锁定接触状态。结合形状锁定和负压的作用，PSA可以成功抓取不平整物体（图1cII）。基于其形状记忆性能，当再次加热时，PSA的温度再次超过玻璃化转变温度（T_g），粘附剂变回橡胶态并恢复原始形状，从而实现不平整物体的释放。此外，基于智能粘附剂的疏水性，PSA还可以在水下切换其粘附性（图1d）。更有趣的是PSA的形状记忆性能和疏水性，它可以在空气和水下控制一系列不平整表面，如不同角度的棱柱形玻璃元件、不同高度差以及不同曲率的凹凸物体（图2和图3）。同时，基于Fe?O?纳米颗粒的光热转换性能，PSA可用于物体的选择性粘附/释放（图4）。本研究的成果拓展了智能粘合剂的应用领域和范围，为后续智能粘合剂的研究提供了新的思路。该工作以“Octopus-Inspired Smart Adhesive with Adjustable Stiffness for Adhesion on Uneven Surfaces in Air and Underwater”为题发表在《Small》上（Small 2025, e05795）。文章第一作者是东北农业大学文理学院硕士生马弘扬。

图1 受章鱼启发的光响应智能粘附剂在空气及水下对不平整表面的粘附转换

图2 PSA在空气中的粘附性能

图3 PSA在水下的粘附性能

图4 PSA的应用展示

  张海洋副教授课题组长期从事仿生智能粘附材料领域，聚焦固体与液体粘附性转换的前沿研究。目前，尽管仿生粘附剂已展现出一定的应用潜力，但与生物组织的粘附强度相比仍存在显著差距，尤其是在面对不平整表面时，这种差距更为突出。本论文所制备的智能表面在空气与水下环境中，对不平整表面可实现粘附性调控。这一进展有效提升了仿生粘附材料在复杂环境下的性能表现。不仅如此，对于表面单一的仅能实现固体粘附性转换和液体粘附性转换的粘附表面，往往会限制粘附表面的使用范围，课题组在智能粘附表面同时实现固体和液体粘附性转换的研究中也得到了一系列进展（Chem. Eng. J. 2025, 504, 158985; Chem. Eng. J. 2021, 417, 128072; Chem. Eng. J. 2021, 420, 129862）。通过将仿生结构与智能材料结合，展示了智能表面对固体和液体粘附性转换的应用。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202505795