环氧树脂胶黏剂在电子电器、航空航天、海洋船舶等方面具有重要应用价值，然而，传统环氧树脂固有的脆性、不可回收性和环境不稳定性使其胶黏剂发展受到了严重限制。此外，常规胶黏剂的不可逆性使拆卸、维修和回收变得困难，从而导致了资源浪费、使用成本高等问题。因此，在不牺牲粘结强度的情况下提高环氧树脂的韧性并赋予其可回收性，在环氧基胶黏剂领域仍然具有挑战性。

  为解决这一问题，近期，南京理工大学傅佳骏团队设计了一种具有刚性共价键锚点和动态B–N配位滑块的“滑轮结构”固化剂。这种独特的交联点能够在保持网络结构完整性和坚固性的同时实现高效的能量耗散(图1)。基于该结构的环氧树脂(BO2-EL1)表现出了优异的机械性能，其拉伸强度和杨氏模量分别达到67.78 MPa和2.08 GPa，可媲美商用环氧树脂。此外，基于B-N配位作用的新型交联结构显著增强了BO2-EL1的韧性(4.63 MJ m^-3)，远远超过了传统的刚性环氧（图2）。该工作进一步实现了无溶剂原位固化方式，制备出具有优异粘结强度(16.74 MPa)和韧性的环氧胶黏剂。该胶黏剂表现出优异的可逆粘结-脱粘性能和长期环境稳定性，即使在-196℃下也能保持高于10 MPa的粘结强度（图5）。

  相关成果以“Ultra-Robust and Tough Epoxy Resin Enabled by Pulley Mechanism-based Curing Agent for Strong and Reversible Adhesion”为题，发表在《Advanced Functional Materials》期刊上，南京理工大学化学与化工学院青年教师赵梓含和硕士研究生周英鹏为共同第一作者。

图1 基于分子“滑轮”结构的环氧树脂内部网络结构。

图2 环氧树脂材料的力学性能。

  由于环氧树脂网络可与粘结基底表面的末端羟基或金属元素形成氢键、配位键和硼酸酯键，BO2-EL1胶黏剂在钢板上表现出优异的粘结性能，其粘结强度为16.74 MPa，粘结功为5.71 N·mm^-1。同时，该环氧胶黏剂对铜、铁和铝板的粘结强度也异常优异，分别为16.36 MPa、13.88 MPa和12.91 MPa。在低温下，由于聚合物链的流动性受到限制，分子间相互作用减弱，导致大多数胶黏材料变脆，粘结性能进一步降低。然而，由于“滑轮机制”包含有效增韧环氧树脂的双重能量耗散效应，该工作所开发的胶黏剂可以避免低温条件下的过度收缩，即使在聚合物链冻结时也能保持原有的界面相互作用和较高的粘结强度。当用BO2-EL1胶黏剂粘合的钢板在液氮(-196°C)中浸泡后，其仍保持了不低于8.95 MPa的粘结强度，仍然优于大多数传统胶黏剂，证明了其优异的低温粘结性能（图3）。利用聚合物网络中硼酸酯键和氢键的热可逆性质，BO2-EL1环氧树脂胶黏剂实现了可控剥离脱粘性质，提供了一种简单高效的用于无损部件替换的按需脱粘工艺，网络内部动态键同时赋予了胶黏剂重复脱粘-粘结能力，进行10次剥离-再粘结循环后，其粘结强度仍保持高达14.14 MPa。除此以外，该胶黏剂能够在不同的基底上进行化学回收，多次化学回收后粘结强度保持在9.43 MPa以上（图4）。

图3 环氧树脂胶黏剂的粘结机理及粘结强度。

图4 环氧树脂胶黏剂的可控热脱粘-再粘结性质及化学回收性。

  总之，该工作设计合成了一种具有高效能量耗散作用的“滑轮结构”固化剂，基于其可逆“滑动端”和刚性“固定锚端”的协同作用，制备得到了可媲美商用环氧树脂力学性能的新型坚韧环氧树脂材料。同时，该环氧基胶黏剂表现出优异的环境稳定性、可回收性和可再加工性，解决了传统胶黏剂不可逆的难题及其在极端环境下(如超低温)易脱粘的现象。这种分子滑轮策略平衡了环氧树脂的传统强度-韧性-可回收性矛盾，为航空航天、低温工程和可回收复合材料等领域的下一代可持续胶黏剂提供了新的设计理念。

  文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202517052