强粘附且高度可切换的软粘性胶粘剂

许多生物系统能够与各种复杂形状的材料形成强粘附，并且这种粘附能以简单快速的方式在强粘附状态和完全不粘附状态之间进行切换。相比之下，尚无工程系统实现同等鲁棒的粘附和切换能力。这一局限性严重阻碍了几项新兴技术的发展，包括仿生机器人、基于组装的制造、精准医疗、可穿戴和植入式设备，以及用于可持续性的按需材料拆解和回收。在此，我们提出了一种设计方法，通过在热可切换软粘性胶粘剂中协同表面粘性、体相能量耗散和刺激响应聚合物链，实现强粘附且高度可切换的粘附。该胶粘剂在室温下对多种材料具有约 80 kPa 的高粘附强度。由于热响应表面聚合物链的回缩，该粘附在高温下可高度切换至近乎消失（约 0.6 kPa）。这种粘附切换是可逆且可重复多次循环的，从而实现了对具有各种材料、形状、尺寸和重量的物体的选择性拾取和释放。对于 1 mm 厚的胶粘剂层，切换时间约为 10 秒，由穿过胶粘剂的热传导控制，速度快于或相当于大多数最先进的方法。该胶粘剂具有自愈合能力，可回收、干燥、储存、再溶胀和重复使用，且粘附和切换性能几乎保持不变。这种结合强粘附和刺激响应切换的协同设计有望扩展至各种聚合物系统，并通过优化的表面架构进一步增强。