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可回收/可逆粘合剂因其可持续性和智能性而受到越来越多的关注，但在复杂条件下存在粘合强度低和耐久性差的问题。近日，科研人员展示了一种芳香族硅氧烷粘合剂，它利用由 π-π 堆叠驱动的刺激响应可逆组装，允许通过乙醇的渗透挥发消除和激活界面相互作用。对水不敏感的硅氧烷组件具有强大的内聚能，可在各种表面上实现持久的强力粘合（玻璃上的剪切强度为 3.5 MPa）。在水下、盐和酸/碱溶液 (pH 1-14) 以及低温/高温 (−10-90°C) 下实现长期粘合性能。通过可逆组装/拆卸，粘合剂可进行闭环回收 (~100%)，并可重复使用 100 多次而不会损失粘合力。此外，该粘合剂具有高透明度（在 400-800 nm 的可见光区域中约 98%）和阻燃性的独特组合。实验和理论计算揭示了分子水平的相应机制。这种 π-π 堆叠驱动的硅氧烷组装策略为具有循环寿命和多功能集成的高性能粘合剂开辟了道路。
文章要点
1）水性不敏感的硅氧烷组件具有强大的内聚力，可在不同的表面上实现持久的强大附着力(玻璃的剪切强度为3兆帕)。可在水下、盐溶液、酸碱溶液(pH 1-14)和低温/高温(−10-90 °C)下实现长期粘接性能。
2）通过可逆组装/拆卸，胶粘剂可进行闭环回收(~100%)并重复使用100次以上，而不会造成粘接损失。此外，该胶粘剂具有高透明度(400-800 nm可见光区域~98%)和阻燃的独特组合。
3）研究人员利用实验和理论计算从分子水平揭示了相应的机理。这种π-π堆积驱动的硅氧烷组装策略为具有循环寿命和多功能集成的高性能胶粘剂开辟了一条道路。
图 1. P(DPOP-Si) 粘合剂的制备和组装。(A) DPOP-Si 和 P(DPOP-Si) 的合成路线。(B) 乙醇挥发过程中由 π-π 相互作用驱动的 P(DPOP-Si) 组装过程的图示。(C) P(DPOP-Si) 粘合剂的透明度。(D 和 E) P(DPOP-Si) 粘合剂的横截面 SEM 和 TEM 图像。
图 2. 不同基材的粘合性能和各种恶劣环境下的持久粘合力。(A) P(DPOP-Si) 与 π-π 和范德瓦尔斯相互作用的粘附过程。(B) 玻璃表面 P(DPOP-Si) 粘合剂的照片，重量为 1 千克。(C) P(DPOP-Si) 粘合剂在各种基材表面（玻璃、钢、木材、PET 和 PTFE）上的剪切粘合强度。(D) P(DPOP-Si) 粘合剂在 85% RH 的高湿环境中 60 天的粘合稳定性。(E) P(DPOP-Si) 粘合剂在 pH 值为 1 至 14 的各种溶液和不同盐溶液（NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2 和 FeCl3）中浸泡 7 天后的粘合稳定性。(F) 粘合剂的剪切粘合强度与工作温度之间的关系。(G) P(DPOP-Si) 粘合剂与其他报道的可逆粘合剂在剪切粘合强度、耐久性、透明度、可重复使用性和阻燃性方面的比较。
相关论文以题为Fully recyclable multifunctional adhesive with high durability, transparency, flame retardancy, and harsh-environment resistance发表在《Science Advances》上。通讯作者是四川大学赵海波教授, Xiu-Li Wang。
参考文献：
DOI: 10.1126/sciadv.add8527
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