华南理工仿藤壶特性打造水下胶水-山东化工网

华南理工仿藤壶特性打造水下胶水

文章来源：中国化工报发布时间：2026-05-18 14:30:02

传统的普通胶水甚至强力胶，一旦遇水或进入潮湿环境，就极易被稀释，黏合力发生断崖式下降。然而，在船舶维修、水管抢修等工业水下密封场景，以及人体内部组织修复等生物医学领域，往往需要在液体甚至苛刻环境中实现牢固黏合。因此，研发一种能在水下乃至强酸、强碱、高盐等极端条件下依然保持强大黏合力的新型材料十分迫切。

　　近日，华南理工大学生物医学科学与工程学院边黎明、赵鹏超教授团队成功研发出一种全新材料，不仅能在水下实现有效黏合，在强酸、强碱及高盐等恶劣环境下也能产生强大黏合力。该成果有望为水下密封与组织修复等领域的难题提供全新解决方案。

　　受藤壶启发研制水下胶水

　　正是受到海洋生物藤壶的启发，研究团队开展了这项研究。“藤壶这种海洋生物，虽然常常给远洋轮船和海上设施带来困扰，但它们在水下的黏附力极其惊人，任凭海浪冲刷也难以脱落。”赵鹏超介绍。

　　通过深入研究，团队发现藤壶之所以能做到这一点，是因为其分泌的蛋白质在海水中会发生液—液相分离现象。“简单来说，当高分子溶液浓度达到一定临界值，会形成一种与水分离而不混合的凝聚体。这种凝聚体几乎不被海水稀释，固化后能实现长时间、高强度的稳定黏附。”赵鹏超解释道。这种自带抗稀释属性的“天然胶水”，启发了团队去人工合成一种具有类似相分离特性的仿生黏合材料。

　　为了找到这种理想材料，研究团队测试过聚乙二醇等多种高分子聚合物，但这些材料固化后的黏附效果均不理想，最终他们将目光投向了聚丙二醇。聚丙二醇是一种十分常见、易得的工业原材料。进行化学改性后，它具备了相分离抗稀释和水下界面浸润性能，并在后续固化过程中展现出卓越的水下黏附能力。

　　让材料从“溶水”变“疏水”

　　聚丙二醇本身是一种可溶于水的工业原料。如何让它的性质从“溶水”逆转为“疏水”?团队进行了大量化学结构微调和配方优化，最终摸索出端基疏水改性聚丙二醇这一成功技术路线，做出了“对的胶”。

　　“通过端基疏水化改性，我们改变了它的分子结构特性，使其一遇水就能自发发生相分离，形成一种结构稳定、与水不互溶的非复合凝聚体。”赵鹏超介绍。具体来说，这种凝聚体具备三大核心特性：一是超铺展特性。这款胶水在水下具有极低的界面张力，能够主动排开基底表面的水层，在玻璃、金属、塑料甚至人体组织上迅速铺展，实现紧密接触。二是超渗透能力。该材料能直接渗透到水凝胶、海绵等多孔含水基底，或皮肤等含脂质基底，固化后与基底形成物理缠结界面，极大增强黏附强度。三是强抗稀释效应。该材料在面对强酸强碱环境或极高盐度海水时，依然能保持高度稳定性，不被周围水环境稀释。

　　此外，团队在材料内部负载了亲水性固化试剂，通过紫外光照射等原位光固化技术，使其在极短时间内快速交联，形成强大内聚力，从而实现牢固的水下黏接。

　　有望应用于生物医学领域

　　该材料的应用场景非常广阔。在生物医学领域，团队已在实验室中实现对大鼠胃穿孔、猪肠、猪心脏组织穿孔的快速密封。黏附强度高达479千帕，能承受436千帕的爆破压力，远超人体正常血压。同时，材料具备低毒、可降解特性，能保护新生组织并最终被人体安全降解。在工业与民用领域，凭借强大的水下及高盐环境黏合力，该材料有望用于管道破裂抢修、水下物体密封以及船舶破损修复等场景。

　　谈及未来规划，赵鹏超充满期待：“我们希望打造一个全新的凝聚体胶水‘材料家族’，进一步扩展它们在极端环境或更复杂生物界面下的应用场景。”下一步，团队将重点攻关两个方面：一是提升材料的天然化与生物相容性，探索使用生物相容性更好的天然来源材料作为黏合剂基础，进一步降低临床应用风险;二是挑战更极端的生理环境，针对胃穿孔等内部酸性极强且存在大量消化酶的复杂环境，在现有高稳定性基础上，研发出响应更迅速、抗干扰能力更强的高效胶水，为未来的临床外科手术提供更安全、便捷的工具。