Page 140 - 《摩擦学学报》2020年第6期

第 6 期 彭宪宇, 等: 海洋生物水下粘附机理及仿生研究 823

其中包含磷酸盐、伯胺和邻苯二酚侧链，其摩尔比与 MEA的客体共聚物，并进一步与热敏性主体共聚物
天然粘附剂类似，聚电解质的流体混合物可以在中性 pNIPAM-CD进行自组装得到一种热响应粘合剂，其
pH值下浓缩成液体复合凝聚层，粘附力比同类普通粘 通过主体与客体分子相互作用、DOPA粘合性以及主
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合剂提升40%；Lim等 通过将重组贻贝粘附蛋白fp- 体共聚物的热响应性，实现了温度控制粘合力，达到
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151或fp-131与透明质酸(HA)结合，组成复杂的凝聚 可逆效果；Ma等 通过将热敏性共聚物修饰在PDMS
层，这种复合凝聚层结构的整体粘合强度比单独的 柱阵列上，得到热响应粘合剂TGRA，并进一步与具有
Mfps强得多. 尽管目前基于以上两种类型的仿生粘合 辐射光热响应的纳米颗粒NP整合，利用红外照射实现
剂已经有了广泛的研究，但大多是永久性粘合且不可 粘合剂的远程可逆控制.
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逆，因此科研人员在通过宏观超分子组装 、仿生多 2.2 仿生吸盘结构
巴胺 和聚电解质络合作用 等手段研发出不同类型 Soltannia等 [102] 的研究表明：如果仿生壁虎刚毛微
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的水下粘附材料的基础上，进一步尝试通过温度 、 结构的材料是疏水的，则它们不需要特殊表面处理或
pH值 [100] 和光照 等外部刺激，或通过水凝胶动态键 [101] 、 者吸盘效应，也可以在水下实现可逆、强黏着性能. 这
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阳离子-π相互作用 等调节材料本体特性的方法，实 表明可通过调节表面润湿性或流体表面张力来改变
现水下可逆界面黏着，取得了令人兴奋的进展. 例如， 材料黏着强度，为调控表/界面的水下粘附性能提供了
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Zhao等 利用DOPA聚合物与金刚烷(AD)和疏水性丙 一种思路. 此外，仿生章鱼、䲟鱼和鲍鱼等海洋粘附生
烯酸甲氧基乙酯(MEA)单体结合，形成pDOPA-AD- 物，亦可实现水下可逆粘附. 这类粘附材料/表面制备

(a) OH OH (b) O O
HO OH NH NH
NH
O O O OH +
O O
NH O O NH OH OH NR 3
R-HN n O n NH-R
R-HN NH-R OH
HN O O NH
O O
n n NR 3
O O
HO OH
OH I, R=Boc OH
II, R=H
CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH
OH OH OH
HO OH OH z
OH +
O O O OH x N(Et) 3 y
O H 3 C O
HN NH O NH
Boc-HN n NH-Boc n NH-Boc
(c)

MEA NIPAM
x y z x y
O O O O O NH O
O O
HN
O O OH
O HN
HO OH
O OH
CD HO
AD DOPA

Fig. 8 (a) Chemical structures of DOPA-modified PEGs；(b) Design of cationic adhesive polymers；(c) The specific
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procedure for the preparation of the wet adhesive
图 8 (a) DOPA修饰的PEG的化学结构；(b) 阳离子胶粘剂聚合物的设计；(c) 制备湿粘附胶的具体程序 [1, 89, 93]