北京
日常生活中，我们很少会主动想起胶水——直到鞋底开胶，或者沙发散架。但工程师们几乎每天都在琢磨这件事，而且他们面临一个大麻烦：传统胶水在水下根本不怎么管用。
这个问题的根源在于水分子。水会覆盖在物体表面，形成一层“排斥层”，阻挡胶水与材料接触；同时，水还会不断侵蚀、冲走胶水本身。因此，水下设施的维护，比如管道修复，一直是个棘手的难题。
不过，最近发表在《自然通讯》（Nature Communications）上的一项研究，带来了一个全新的解决方案：一种超强、可重复使用的水下胶水，而且它的原理听起来有点像科幻小说。
这种胶水属于“超分子离子液体”，其核心机制叫作“溶剂交换介导的自组装”。名字很拗口，但拆开看并不难理解。
所谓“超分子化学”，也叫“超越分子的化学”，因为它研究的是许多分子组合成复杂结构的过程。而“溶剂交换介导的自组装”则意味着：当这种物质遇到水时，它的原子会重新排列，从而在水下完成粘合。
具体来说，研究人员把柔性分子和刚性分子组合在一起，制成了一种名为 BP16TPB 的超分子离子液体。随后，他们把它与强溶剂二甲基亚砜（DMSO）混合。DMSO 能很好地溶解 BP16TPB，并将其中一部分分子拆解成可移动的带电粒子。
当这种混合物遇到水时，被拆解的粒子会重新组织起来，锁定成一种稳定的新结构。这个过程依赖两种作用力：一种是氢键，另一种是名字听起来很诱人的“π-π 堆积”。
此外，这种胶水还利用了“马兰戈尼效应”——这个效应描述的正是不同液体对表面张力变化的不同反应，也就是酒杯里“挂杯”现象背后的原理。除了这个有点浪漫的葡萄酒现象，马兰戈尼效应在表面涂层、游泳机器人制造，以及比头发丝还细的微通道流体控制中都扮演着关键角色，验孕棒和喷墨打印机背后的微流控技术就有它的份。
更关键的是，这种新型胶水具有极强的疏水性，能够排开水下物体表面那层通常阻碍粘合的水膜。研究人员表示，这种疏水性与超分子结构中的非共价键协同作用，“驱动了从可流动前体到致密耐水网络的原位转变”，让胶水从黏糊糊的状态变得坚固可靠。
研究人员在水下对陶瓷、环氧树脂和塑料等多种材料表面进行了测试。结果令人印象深刻：只需在水下固化10秒，它的粘合强度就能达到110万帕斯卡，“显著超过传统水下胶水”。
而且它不仅粘得快，还特别持久。在超过3年的连续水下浸泡中，这种胶水一直稳稳吊着一个2公斤（约4.4磅）的重物，没有失效。
研究人员表示，这种胶水未来有望用于水下基础设施修复、海洋工程维护等领域。当然，从实验室走向实际应用还有很长的路要走，但不妨碍我们先为这个“水下粘合新思路”感到兴奋。
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