基于宏观超分子组装的水下粘附界面作用机制研究
传统商用粘合剂因无法在水中实现粘合，这极大地限制了粘合剂的适用范围。受贻贝等生物的启发，研究和制备具有水下粘合能力的粘附材料成为当前研究的热点。但目前粘附材料的研究主要集中于提高材料的粘附性能以及拓展水下粘附材料的应用范围，由于贻贝的粘附过程受到化学、生物等多种因素影响，因此通过仿生贻贝粘附过程的方式，研究材料粘附强度的影响因素以及粘附过程中界面间的作用机理仍是巨大的挑战。目前，宏观超分子组装因为与多学科交叉共融得到快速发展，其研究内容是利用10微米及以上尺度的物体作为构筑基元，通过在其表面修饰能够相互作用的超分子官能团，采用碰撞的方式使界面间发生多重相互作用并实现互相耦合的过程。由于宏观超分子组装中界面间发生“多重相互作用”的过程与水下粘附中界面间相互作用的过程相似，均是通过宏观界面上大量官能团发生相互作用从而实现宏观组装或粘附的过程。因此，本论文利用宏观超分子组装作为研究模型，针对“水下粘附强度受什么因素影响”这一问题，通过定量表征粘附力的方式，阐明接触时间、构筑基元弹性模量和施加负载这三种提高构筑基元有效接触面积的方法对其水下粘附强度的影响，提出界面间有效接触面积是影响水下粘附强度的关键因素。进一步，将该结论拓展至其他水下粘附体系，证明其普适性。主要研究成果如下: 1.设计并制备了以主客体基团为功能团的水下粘附体系，初步提出了界面间有效接触面积是影响水下粘附强度的关键因素这一结论。 2.构建了以儿茶酚为功能团的水下粘附体系，并验证了上述初步结论的普适性，阐述影响水下粘附强度的因素，为今后研究水下粘附提供新的研究模型和研究思路。
水下粘附材料;宏观超分子组装;粘附强度;界面间有效接触面积
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
石峰
2019
中文
TQ430.6
2019-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）