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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。
在课题组2022研究工作（X. Deng, K. Liu*, et al. ACS Nano2022, 16, 5303-5315.）的基础上，陕西师范大学房喻院士领衔的光子鼻与分子材料研究团队刘凯强教授研究小组，以小分子咪唑基离子液体和含有多酚结构的单宁酸为原料，采用水诱导超分子作用平衡控制策略，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。
（a）离子液体和单宁酸结构；(b) 研磨法和沉淀法制备的粘合剂
该类粘合剂具有广泛的界面适应性，可在不锈钢、铜、铝、铁、木头和玻璃等表面实现高强界面粘合，界面粘合性能最高可达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。
(a) 粘合剂基底普适性；(b) 粘合剂溶剂耐受性
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核磁滴定探究相互作用
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-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。
分子动力学模拟探究相互作用
该研究的重大意义在于通过简单的制备即可获得系列多功能双组分超分子粘合剂，且该方法具有结构组合的普适性，为后续功能粘合剂的研制奠定基础。
论文第一作者为陕西师范大学化学化工学院硕士研究生关望，通讯作者为陕西师范大学化学化工学院刘凯强教授。感谢国家自然自然科学基金的经费支持！
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论文信息：
Supramolecular Adhesives with Extended Tolerance to Extreme Conditions via Water-Modulated Noncovalent Interactions,Angewandte Chemie International Edition，doi: 10.1002/anie.202303506
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202303506
来源：高分子科学前沿
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