微塑料，特别是粒径小于1微米的颗粒，因其强烈的布朗运动及表面水化层，难以被传统水处理工艺（如混凝、沉淀、砂滤）有效去除，成为水体净化的难点。受自然界中贻贝等生物强韧水下黏附与颗粒捕获的启发，厦门大学吴伟泰教授团队开发了一种基于聚合物微凝胶的仿生“胶水”策略。该微凝胶能通过多重非共价相互作用（静电、氢键、疏水作用等）主动捕获微塑料，驱动其发生黏附聚集与界面沉积，进而结合磁性分离技术，实现了对50纳米至100微米不同材质微塑料的高效去除（效率>90%），并在海水、湖水等复杂水环境中展现了优异的适用性与循环利用潜力。

  全球塑料年产量巨大，大量塑料废弃物在环境中逐步破碎，形成粒径小于5毫米的微塑料。其中，尺寸小于1微米的亚微米及纳米级塑料，由于强烈的布朗运动与稳定的表面水化层，极难通过聚集沉降等方式去除，是水处理领域的“顽疾”。开发能够高效靶向去除此类微小塑料颗粒的新技术迫在眉睫。

图1 微凝胶胶水“黏附驱动共沉淀”去除水体中微塑料的示意图

  自然界中，海洋贻贝等生物能通过多价非共价相互作用实现强韧的水下黏附与颗粒捕获。受此启发，吴伟泰教授团队提出了“黏附驱动共沉淀”的策略（图1）。团队在前期关于可喷涂微凝胶胶水（ACS Macro Lett. 2025, 14, 671）等研究的基础上，设计并合成了一种由2-(2-甲氧基乙氧基)乙基甲基丙烯酸酯（提供亲水性与链柔性）和乙烯基咪唑（提供pH响应性及氢键位点）共聚而成的智能微凝胶。该微凝胶在水中溶胀后，形成高度水化的柔性三维网络。其聚合物链易于与微塑料表面形成紧密的共形接触。在环境pH下，咪唑基团可质子化并提供静电吸引力，同时作为氢键供体/受体，并能与微塑料（如聚苯乙烯的苯环）发生π-π堆积或疏水相互作用。这种多重、协同的非共价作用力，有效克服了微塑料表面的水化层，驱动微塑料定向迁移并沉积（图2）。

图2 微凝胶的合成线路图示，及其用于去除微塑料（以500纳米聚苯乙烯颗粒为例）的表征测试：(a) 黏附驱动共沉淀过程的照片；(b) 借助荧光手段，对微塑料去除效率进行定量化；(c) 借助动态光散射手段，监测微塑料去除过程中的粒径变化；(d) 微塑料-微凝胶聚集体的透射电镜图像

  实验结果表明，该策略对不同尺寸的微塑料均展现出高效去除能力：对于1微米、500纳米、100纳米的聚苯乙烯微塑料，去除效率分别达到85.2%、92.5%和93.1%；即使对于50纳米的纳米塑料，去除效率仍超过90%，突破了传统工艺的尺寸下限。同时，该策略具有广谱性，对聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等常见材质的50-100微米微塑料，去除效率均在70%-90%之间。该体系在pH 5-7（弱酸性至中性）及中等离子强度（≤100 mM NaCl）条件下保持高效。在海水和湖水等真实复杂水体中，对50-500纳米聚苯乙烯微塑料的去除效率仍稳定在85%以上，显示出较好的环境适应性。

图3. 磁性微凝胶的 (a) 合成路线图示、(b) 磁分离测试、(c) 磁滞回线及饱和磁化强度测试、(d) 透射电镜图像，及其用于 (e) 黏附驱动共沉淀和磁分离去除微塑料的照片

图4 磁性微凝胶用于去除微塑料（以聚苯乙烯颗粒为例）的表征测试：(a) 纳米塑料-磁性微凝胶聚集体的透射电镜图像；(b) 微塑料-磁性微凝胶聚集体表面的扫描电镜图像；(c) 去除水体中100纳米微塑料的动力学曲线；(d) 对纯水、湖水（取自厦门大学思明校区芙蓉湖）、海水（取自厦门大学思明校区白城附近海域）中不同尺寸微塑料的去除效率

  为实现快速分离并避免微凝胶自身造成二次污染，团队在微凝胶网络中复合了Fe?O?纳米粒子，构建了磁性微凝胶（图3）。该材料可通过外磁场实现微塑料-微凝胶聚集体的快速分离（图3b, 3e, 4）。此外，利用咪唑基团的CO?响应特性，可实现捕获的微塑料的部分释放（释放效率37.8%），结合磁性收集，使得该微凝胶“胶水”成为一个可再生的吸附平台。

  这项工作利用高分子软物质的黏附特性，为解决水体中亚微米及纳米级微塑料污染难题提供了一条环境友好、高效且广谱的新路径。这不仅展示了智能高分子材料在环境修复中的应用潜力，也为设计下一代智能响应型吸附分离材料提供了新思路。

  本研究是吴伟泰教授团队在刺激响应性聚合物领域系列工作的最新进展。近年来，该团队致力于此类智能材料的分子设计、可控制备、机理解析与应用探索，从发展光/电化学聚合新方法（ACS Macro Lett. 2020, 9, 266），到结合理论与实验揭示低浓度CO?响应等新机制（ACS Macro Lett. 2020, 9, 1611; Chin. Chem. Lett. 2022, 33, 1445; ACS Macro Lett. 2023, 12, 767; ACS Materials Lett. 2024, 6, 5340），并不断拓展其在可逆粘结、智能催化、高性能电池材料等领域的应用（ACS Macro Lett. 2022, 11, 26; Chin. Chem. Lett. 2024, 35, 108743; ACS Materials Lett. 2025, 7, 2206; Angew. Chem. Int. Ed. 2026, e23190），取得了一系列成果。

  原文信息

  Jinmeng Zhang(共同一作), Jie Xu(共同一作), Wen Chen, Yanping Chen, Zixin Pan, Weitai Wu*. Adhesion‐Driven Removal of Microplastics From Aquatic Systems by Using Microgel Glues. Advanced Science 2026, e75293. DOI: 10.1002/advs.75293.

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.75293