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  水凝膠具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在生物傳感、藥物輸送、癌癥治療、再生醫(yī)學(xué)、水凈化、海水淡化和重金屬吸附等方面具有廣泛的應(yīng)用。近年來，通過方法探索和新材料設(shè)計，開發(fā)出了功能多樣、性能可調(diào)的水凝膠。其中，粘附水凝膠，特別是用于濕粘合的水凝膠，在傷口愈合、軟組織再生、細胞固定和藥物輸送等方面的應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注。水凝膠中存在大量的水對強粘附提出巨大的挑戰(zhàn)。由于在水凝膠粘附中水分子形成界面層，這大大降低了水凝膠與材料之間的粘附力。此外，生物組織是濕軟的，表面含水量高，水凝膠在生物醫(yī)學(xué)中應(yīng)用時，這一問題更為嚴重。

  化學(xué)、拓撲結(jié)構(gòu)和力學(xué)的協(xié)同作用是實現(xiàn)水凝膠強粘附的基礎(chǔ)。其中，粘附層上鍵的化學(xué)性質(zhì)，包括共價鍵、非共價鍵、聚合物鏈、聚合物網(wǎng)絡(luò)和納米粒子，占主要因素。拓撲結(jié)構(gòu)的作用是通過破壞鍵的作用和引起水凝膠的非彈性形變來耗散能量。實現(xiàn)水凝膠強粘附的方法包括表面改性、表面引發(fā)、本體改性、橋聯(lián)聚合物、拓撲粘附和納米復(fù)合。納米復(fù)合水凝膠中作為連接物的納米粒子附著在聚合物鏈上形成強/弱鍵（多重物理或化學(xué)相互作用），降低粘附能并提供能量耗散（圖1）。通過原位聚合、原位生長或物理混合將納米材料引入水凝膠中，獲得納米復(fù)合水凝膠，以提高機械性、自愈性、刺激響應(yīng)性，應(yīng)用于軟體機器人、傳感器、組織工程等領(lǐng)域。張孝進教授根據(jù)納米材料如碳基納米材料、無機納米顆粒、金屬/金屬氧化物納米顆粒和聚合物納米顆粒對納米復(fù)合粘附水凝膠進行總結(jié)和分類，討論了納米材料在增強水凝膠粘附方面的作用，對納米復(fù)合膠粘水凝膠的應(yīng)用進行了分類，并提出了該領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景。

圖1. 納米復(fù)合膠粘水凝膠在基底上的強粘附示意圖。

  以上相關(guān)成果發(fā)表在Journal of Materials Chemistry B (J. Mater. Chem. B 2020, Journal of Materials Chemistry B)上。論文的第一作者為中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）材料與化學(xué)學(xué)院碩士生張宇辰，通訊作者為張孝進教授。

  論文鏈接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/TB/D0TB02000A