关键词：聚己内酯二醇（PCL-OH）、PTA-PCL、聚硫辛酸（PTA）、PTA-PCL

Supramolecular Elastomer Based Switchable Adhesives Regulated by Soft Confinement Induced Nano-Rod Crystals

Advanced Materials，05 October 2026

一、研究背景

可切换粘附材料在柔性电子、生物医用粘接、可剥离器件、智能组装等领域展现出重要的应用潜力。超分子聚合物依托氢键、疏水相互作用等动态非共价相互作用，可在外场刺激下实现界面粘附-脱粘的可逆转换，是构筑按需脱粘型粘合剂的理想体系。然而，动态相互作用固有缺陷在于力学强度偏低，高可逆切换性能通常以牺牲粘附韧性为代价，难以实现强粘接与可控剥离性能的兼顾，这一问题极大限制了该类材料的工程化应用。

结晶增强是提升聚合物粘附韧性的经典策略，但常规结晶方式易导致体系刚性过高，使材料丧失可逆刺激响应能力。如何在柔性超分子网络中实现结晶形貌的原位调控，利用晶体实现网络增强，同时保留热响应相变特性以实现粘附状态的切换，是当前智能粘附材料领域面临的重要挑战。鉴于此，本研究设计制备了PTA-PCL复合超分子弹性体，利用PTA基体形成的软限域界面调控PCL-OH定向自组装形成一维纳米棒晶体，在提升材料韧性与粘附力的同时，依托热诱导相变实现粘附性能的可逆调控。

二、材料与方法

本研究以聚硫辛酸（PTA）为两亲柔性基体，聚己内酯二醇（PCL-OH）为疏水结晶组分。PTA与PCL-OH之间形成分子间氢键，成功构建超分子组装体系。降温过程中，PTA网络提供软限域环境，诱导PCL-OH定向生长为纳米棒晶体；升温时PCL晶体发生熔融，实现可逆相变。本文制备了PTA-PCL弹性体薄膜，对其微观形貌、结晶行为、力学性能与界面粘附性能进行了系统表征；通过分子动力学模拟探究了PTA/PCL的界面相容性与分子间相互作用；借助低场固态核磁共振（NMR）表征分子运动特性，验证了界面富集与结晶增强的协同作用机制。通过测试粘附韧性、脱粘能以及粘附切换倍率，对材料的热控可逆粘附性能进行了评价。

三、结果与讨论

1、PTA-PCL超分子体系与软限域纳米棒结晶机理

PTA与PCL-OH依托氢键相互作用形成超分子网络。冷却过程中，PTA柔性网络产生空间软限域效应，限制PCL晶体的各向同性生长，诱导其自组装生成一维纳米棒晶体，所得晶体长径比可达4.80。该纳米棒晶体作为物理增强相对弹性体网络起到增韧作用；升温后PCL纳米棒发生熔融，微相分离结构产生演变，界面动态限域效应发生改变，最终实现粘附状态的切换。

2、宏观粘附与力学性能

多级结构赋予PTA-PCL优异的协同性能：冷却结晶态下材料粘附韧性高达1609.31 J・m⁻²，本体韧性达到3.35 MJ・m⁻³；加热熔融状态下脱粘能降至83.7 J・m⁻²，粘附切换比可达14.5，成功实现"强粘接-易剥离"的可逆调控，解决了传统超分子粘合剂韧性不足的关键问题。

3、界面相互作用与协同增强机制

分子动力学模拟结果表明，PTA与PCL-OH存在部分相容性，两相界面存在较强的分子间相互作用。低场固态NMR结果证实PCL在两相界面发生富集，纳米棒结晶增强与界面氢键耦合的协同作用共同实现了力学与粘附性能的提升。

四、结论

本文提出了软限域诱导纳米棒结晶的新策略，构建了PTA-PCL超分子弹性体基可逆粘附材料。借助PTA氢键网络形成的动态软限域界面，调控PCL-OH定向自组装形成一维纳米棒晶体，实现了网络增韧；利用热致可逆相变调控界面限域状态，实现了粘附性能的大幅度可逆切换。该材料同时兼顾了高粘附韧性、高本体韧性与优异的粘附切换比，为高性能智能可逆粘附材料的设计提供了新思路，在柔性电子、生物界面粘接、可拆卸器件等领域具备应用前景。

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