Tailored Hierarchical Bonding Networks Derive Ultra‐Stable Underwater Adhesion in Harsh Environments

水下 胶粘剂 材料科学 粘附 凝聚力(化学) 纳米技术 耐久性 热稳定性 制作 分子动力学 纳米结构 粘接 化学工程 抗真菌 复合材料 氢键 聚合物 表征(材料科学)
作者
Shuang‐Mei He,Nan Jiang,Lin Zhang,Jian‐Wen Ma,Hao Chen,Zhi‐Wei Zeng,Fu‐Rong Zeng,Bo‐Wen Liu,Fuli Wang,Jie Zhang,Yuzhong Wang,Hai‐Bo Zhao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:138 (7)
标识
DOI:10.1002/ange.202521651
摘要

Abstract The development of high‐performance water‐resistant and underwater adhesives is critical for advancing underwater technologies, yet achieving robust functional adhesion with long‐term durability in complex underwater environments remains a significant challenge. Here, we present a hierarchical bonding network strategy to realize stable adhesion under harsh underwater conditions. By engineering a cross‐linked polysiloxane backbone embedded with dense active interaction sites, including hydroxyl groups, benzene rings, cations, and hydrophobic moieties, we create synergistic multiscale interactions that amplify both cohesion and interfacial adhesion. The optimized adhesive achieves a strong bonding strength of 12.2 MPa and an underwater adhesion of 3.4 MPa on steel substrates and retains stability in corrosive underwater environments (acidic, alkaline, and saline solutions) over extended periods. It further demonstrates exceptional thermal resilience, maintaining functionality across temperatures from ‐196 to 150 °C. Integrating quaternary ammonium cations with long‐chain alkanes endows the material with potent antibacterial activity (≥99.9999% inhibition) and the highest antifungal grade. This work provides a new avenue for designing high‐performance multifunctional adhesives with strong adhesion, long‐term durability, extreme temperature resistance, and antimicrobial properties, offering broad potential for applications in demanding underwater environments.
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