水凝胶具有三维网络结构，在生物传感、药物输送、癌症治疗、再生医学、水净化、海水淡化和重金属吸附等方面具有广泛的应用。近年来，通过方法探索和新材料设计，开发出了功能多样、性能可调的水凝胶。其中，粘附水凝胶，特别是用于湿粘合的水凝胶，在伤口愈合、软组织再生、细胞固定和药物输送等方面的应用受到了广泛的关注。水凝胶中存在大量的水对强粘附提出巨大的挑战。由于在水凝胶粘附中水分子形成界面层，这大大降低了水凝胶与材料之间的粘附力。此外，生物组织是湿软的，表面含水量高，水凝胶在生物医学中应用时，这一问题更为严重。

  化学、拓扑结构和力学的协同作用是实现水凝胶强粘附的基础。其中，粘附层上键的化学性质，包括共价键、非共价键、聚合物链、聚合物网络和纳米粒子，占主要因素。拓扑结构的作用是通过破坏键的作用和引起水凝胶的非弹性形变来耗散能量。实现水凝胶强粘附的方法包括表面改性、表面引发、本体改性、桥联聚合物、拓扑粘附和纳米复合。纳米复合水凝胶中作为连接物的纳米粒子附着在聚合物链上形成强/弱键（多重物理或化学相互作用），降低粘附能并提供能量耗散（图1）。通过原位聚合、原位生长或物理混合将纳米材料引入水凝胶中，获得纳米复合水凝胶，以提高机械性、自愈性、刺激响应性，应用于软体机器人、传感器、组织工程等领域。张孝进教授根据纳米材料如碳基纳米材料、无机纳米颗粒、金属/金属氧化物纳米颗粒和聚合物纳米颗粒对纳米复合粘附水凝胶进行总结和分类，讨论了纳米材料在增强水凝胶粘附方面的作用，对纳米复合胶粘水凝胶的应用进行了分类，并提出了该领域面临的挑战和发展前景。

图1. 纳米复合胶粘水凝胶在基底上的强粘附示意图。

  以上相关成果发表在Journal of Materials Chemistry B (J. Mater. Chem. B 2020, Journal of Materials Chemistry B)上。论文的第一作者为中国地质大学（武汉）材料与化学学院硕士生张宇辰，通讯作者为张孝进教授。

  论文链接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/TB/D0TB02000A