水凝胶材料具有高含水量、可控的力学性能、优异的渗透性、良好的生物相容性和类组织性等优点，是一种具备多维应用潜能的高分子材料。然而，在一些应用场景，通常需要水凝胶在执行其自身功能时黏附于基底表面，尤其在含水环境中，如：组织工程、植入电子设备和水下软体机器人等。不幸的是，水凝胶的高含水量和聚合物网络的高亲水性，使其在湿环境中与接触表面之间很难实现有效的黏附。因此，迫切需要建立一种新的策略来改变水凝胶在湿环境中的黏附性能。

  基于此，中科院兰州化物所 - 材料表面与界面课题组周峰研究员团队，报道了一种逆转水凝胶黏附性能的新策略，即水凝胶表面湿黏附涂层修饰：将水凝胶与更加成熟的湿黏附剂结合，改变水凝胶的黏附性能。以单宁酸和Fe³⁺ 作为中介层，依次基于氢键和配位键在聚乙烯醇（PVA）水凝胶表面锚固超薄的湿黏附聚合物，实现PVA水凝胶表面的黏附改性。该方法还可以推广应用于其他含儿茶酚基团的功能聚合物在PVA水凝胶表面的修饰，如：基于含氟聚合物的疏水功能改性。研究成果以“Reversing Hydrogels Adhesion Property via Firmly Anchoring Thin Adhesive Coatings” 为题发表在《Advanced Functional Materials》上（doi.org/10.1002/adfm.202111278）。中科院兰州化物所冯海燕博士生为该论文第一作者，周峰研究员，麻拴红副研究员和马延飞助理研究员为通讯作者。

图1. 黏附水凝胶的制备流程及机理

（图片来源：Advanced Functional Materials）

图2. 水凝胶表面薄的黏附功能涂层

（图片来源：Advanced Functional Materials）

  在该修饰方法中，由于空间位阻的限制，大量的修饰分子集中锚固于凝胶表面。因此所制备的功能涂层具有较薄的厚度，但并未削弱界面结合，能够承受多次的磨耗测试。同时薄的黏附修饰层也为结构水凝胶的改性提供了可能。水凝胶表面所修饰黏附涂层的疏水性，也赋予了该凝胶良好的保水性。此外，基于水凝胶单面的不对称修饰，他们成功实现水凝胶表面的不对称黏附功能化，改性后的水凝胶表现出良好的不对称黏附性和润湿性。该方法还能够实现水凝胶材料大范围的黏附改性，为黏附水凝胶的大面积制备提供可能。

图3. 水凝胶的非对称功能改性

（图片来源：Advanced Functional Materials）

图4. 基于水凝胶表面改性的黏附胶带

（图片来源：Advanced Functional Materials）

  该研究为水凝胶的湿黏附和不对称功能改性提供了一种思路——基于表面修饰，将水凝胶的“弱”湿黏附性能交给更加成熟的湿黏附剂去克服。换而言之，涂层有多强的性能或者多样的功能，水凝胶就有相对应的表现。

  以上工作得到了国家自然科学基金项目、中科院先导B培育项目和中科院青年创新促进会等的资助。

  相关链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202111278