超分子粘合剂因其具有可设计性强及界面粘合动态可逆等优势，已经引起了人们的广泛关注。然而，正是因为超分子粘合剂的非共价键作用平衡相比共价键作用更易受到外界影响，因此发展环境耐受性与粘合性能优良的超分子粘合剂必将面临诸多挑战。其中，决定超分子粘合剂应用性能的关键在于其是否能够适应不同的应用场景（如空气、水、酸、有机溶剂或液化气等）并实现多种基材的高效界面粘合，并从分子层面上明确超分子作用是如何影响超分子粘合剂的界面粘合性能。
在开展超分子凝胶中限域结晶研究的基础上，团队以小分子咪唑基离子液体和多酚类单宁酸为原料，采用水诱导非共价键作用平衡调控策略，借助研磨或水溶液沉淀法，发展了系列无水或含水组合超分子粘合剂。该类粘合剂具有广泛的界面适应性与环境适应性，可在不锈钢、铜、铝、铁、木头和玻璃等表面实现高效界面粘合，粘合强度高达10.0 MPa。研究证实了水参与大大拓展了超分子粘合剂界面粘合的超低温耐受性与溶剂耐受性，使粘合剂的环境适应性更为广泛。
采用分子裁剪策略，通过1H核磁滴定和分子动力学模拟探究了粘合剂的界面粘合机理，明确了粘合机理和水参与前后体系的超分子作用变化规律。1H核磁滴定和分子动力学模拟揭示了阴阳离子的水合过程是影响分子间阳离子-p相互作用、溶剂-粘合剂作用、粘合剂-基质间相互作用的关键所在。在此基础上，进一步采用分子裁剪策略发展了离子液体与酚类组合制备粘合剂的通用策略。
图1 1H核磁滴定：阳离子-p相互作用 vs 氢键缔合
图2 分子动力学模拟：水参与的超分子作用平衡变化
该研究的重大意义在于：（1）发现了水参与改变了粘合剂-粘合剂、粘合剂-基质间的超分子作用，这是低温耐受性、溶剂耐受性的关键，并从分子层面上揭示了水参与对超分子作用平衡的影响；（2）通过超分子组合策略发展了双组分超分子粘合剂制备的通用方法。这些发现为后续功能粘合剂的研制奠定基础。
第一作者：陕西师范大学硕士研究生关望
通讯作者：陕西师范大学刘凯强教授
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202303506
