对付目前的深水下粘合剂来说，大多须要利用热固化、光固化或外力等手段来实现稳定的粘附，导致其实际运用能力比较有限。因此，发展无需外力的水下自动粘合剂具有主要意义。
一样平常来讲，材料的性子和性能，取决于内部分子之间多体浸染的繁芜性。以是，从分子水平深入理解材料的浸染机理，进而实现其性子和性能的调控，是发展高性能新材料的必经之路。
在近期一项事情中，中国科学院长春运用化学研究所研究员段晓征团队，携手喷鼻香港中文大学（深圳）张祺教授团队，采取“新算法发展-高通量仿照-科学实验”相结合的数智化交叉研究范式，针对目标材料进行了一番探索。
研究中：
一方面他们发展了适宜研究材料体系的新型仿照算法与模型，并利用这些算法针对水下粘合剂材料的性子和性能，开展高通量的仿照研究。
另一方面，他们针对这类材料开展了深入、细致、全面的实验，并将仿照结果与实验结果不断比对、验证，借此深入理解材料宏不雅观性子、性能、及其所对应的微不雅观机理，直至发展出令人满意的新型材料。
通过不断地摸索，他们发展出一种“离子液体/高分子”型水下粘合剂，这是一种无需外力的高性能新型粘合剂。当它在水下粘接 24 小时之后，粘附能力反而能够提升 5 倍以上。
（来源：Nature Communications）
通过此，他们成功打破了传统水下粘附材料将水视为不利成分的固有不雅观念，在水分子的帮助之下驱动了材料界面的成长和领悟。
这类新材料有望为水下工程等领域的发展做出主要贡献，比如能用于以“回物化然”为主题的水下工程场景。
同时，研究中所建立的“离子液体/高分子”高性能水下粘合剂理论模型，以及针对这类粘合剂材料事情机制的深入理解，也能为设计更多的新型特种胶粘剂带来启迪。
据先容，这是一项科学实验与高通量仿照的互助型研究。于实验而言，紧张是从宏不雅观属性来推测微不雅观机制；于仿照而言，紧张是通过新算法来从微不雅观机制理解宏不雅观性能。
当双方确立课题之后，便开始发挥各自的专长。经由几次考试测验和沟通之后，他们确定了材料构建方案及其事情机理。
为了找到更多的佐证，互助双方各自做了更加详细的表征和剖析。随后，他们开始撰写论文并投稿。
终极，干系论文以《水勾引的界面重排驱动的水下自动粘附》（Autonomous underwater adhesion driven by water-induced interfacial rearrangement）为题发在 Nature Communications[1]。
喷鼻香港中文大学（深圳）理工学院博士生姚乐是第一作者，中国科学院长春运用化学研究所段晓征研究员和喷鼻香港中文大学（深圳）张祺教授担当共同通讯作者。
图 | 干系论文（来源：Nature Communications）
段晓征表示：“我们双方可谓是老差错，但却一贯通过互联网互换。直到论文揭橥之后，我们才实现了第一次线下见面。”
另据悉，在本次论文揭橥之前，段晓征在各种学术会议、以及与同行的互换中，不止一次创造很多科研团队或企业都在考试测验发展这类水下粘合剂材料。
那些尚未开始发展该类材料的科研团队或企业，也对这类材料表现出浓厚兴趣。“这让我们的信心更加武断，干劲也更足。因此我们非常希望这类材料的发展，能为更多领域带来帮助。”段晓征表示。
同时，他也希望面向国家政策、以及地方及区域发展需求，针对现有材料开展家当化探索，力争实现学术成果的高质量落地与转化。
图 | 段晓征（来源：段晓征）
据先容，段晓征研究组成立于 2018 年，紧张致力于能源、材料体系的前沿理论与仿照研究。
在过去，他和团队将理论物理与仿照进行创新性结合，发展了适用于研究能源、材料体系“多体浸染”新型低标度分子动力学和 Monte Carlo 仿照算法以及一系列衍生算法。
进而利用这些算法，该团队针对前辈能源、材料等领域，开展了高通量仿照研究，发展了一系列新能源、新材料体系的制备方案和构效调控策略，为干系实验研究、以及家当发展供应了理论支持。
目前，段晓征和团队已在 Nature Communications、JACS、Angewandte Chemie International Edition、Joule、Advanced Functional Materials、ACS Catalysis、Macromolecules、CCS Chemistry 等期刊揭橥论文 70 余篇，承担国家自然科学基金项目、中科院项目及地方项目共计二十余项。
参考资料：
1.Yao, L., Lin, C., Duan, X.et al. Autonomous underwater adhesion driven by water-induced interfacial rearrangement. Nat Commun 14, 6563 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-42209-2
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