小分子，强粘附

离子液体（ILs）由于其丰富的阳离子和阴离子组合，且其内部可以含有丰富的弱相互作用，例如范德华力、氢键、偶极相互作用、静电相互作用、π–π相互作用、疏水相互作用等。基于这些丰富的相互作用，可以构筑新颖的粘附材料。目前，关于离子液体的粘合剂的研究主要包括两个方面：（1）是通过共聚可聚合ILs；（2）将ILs加入到聚合物基质中构筑离子凝胶。

小分子通过超分子自组装策略可以构筑结构复杂和功能独特的超分子聚合物材料，这在生命体内和自然界中都较为常见。非共价相互作用赋予了超分子聚合物材料一定的动态特征，例如自修复性能、形状记忆性、可回收性和可降解性等。其中，对于超分子粘合剂而言，在外部响应的刺激下可实现可逆粘合，进一步可充分发挥其可回收性和可持续性。此外，低分子量的超分子粘附材料相较于传统的聚合物粘附材料而言，具备更优异的浸润性，有利于在不同材料的表面铺展。然而，超低分子量的超分子粘附材料在高强度方面仍然面临着很大的挑战。

近日，东华大学武培怡教授（点击查看介绍）团队将尾端含有羟基的ILs通过4-(三氟甲基)异氰酸苯酯一步尾端改性即可构筑高性能的粘合剂。这一设计策略的核心包括两点：一是通过高熔点改性剂提升ILs的熔点；二是进一步丰富ILs内部的弱相互作用（图1）。基于此，一方面可以通过提升熔点和丰富弱相互作用改善离子液体的内聚能，另一方面丰富的弱相互作用也可以很大程度上提升界面能，进而赋予小分子ILs平衡的内聚能和界面能。基于这一超分子改性策略，小分子离子液体的粘附性能最高可达8.95 MPa。

图1. 设计策略和粘附过程图。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

作者通过调控分子结构获得了性能优异的粘合剂P2，其熔点和玻璃化转变温度都较低，且室温下为无定形态（图2）。因而，P2在略高于室温（如55 ℃）即可转换为液体，冷却后又可以通过自组装形成具有较高粘附性能的超分子聚集体。基于其温度敏感性，在使用过程中，通过吹风机热风吹15 s后P2即可使用，且无需热压即可完成粘附过程。利用P2在可以快速完成陶瓷花瓶的修复，并且花瓶可以立即被拿起来。因此，该粘合剂在文物修复等方面有比较大的前景。

图2. 粘附过程和性能。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

以上研究成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上。东华大学化学与化工学院刘凯博士为文章第一作者和共同通讯作者，武培怡教授为论文的通讯作者。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Small Ionic Liquid-based Molecule Drives Strong Adhesives

Kai Liu*, Peiyi Wu*

Angew. Chem. Int. Ed., 2024, 63, e20243220, DOI: 10.1002/anie.202403220

导师介绍

武培怡

https://www.x-mol.com/university/faculty/184146