在海邊玩耍時候，時不時能看到粘附在岩石上的贻貝，即使岩石表面粗糙、甚至完全浸泡在海水之中，贻貝依舊可以牢牢粘附在岩石表面。
基于贻貝的粘附機理，科學家們孜孜不倦地開發貝類仿生膠水，以在表面濕透的基材、甚至是水中基材，都能實作有效粘接。
很早之前，筆者介紹過jonathan wilker的研究工作“貝類仿生膠水，實作水中超強粘附” 。可惜其使用的原材料價格較高，阻礙了仿生膠水的廣泛使用。
是以，中國科學院青島生物能源與過程研究所、武漢工程大學和中國科學院大學的科研人員利用不同的技術路線，共同開發了相對低成本的貝類仿生膠水。
這膠水的核心原料就是以價格低廉的商業化原料聚乙烯醇(pva)為主鍊，再嫁接3,4-dihydroxybenzoic acid （dhba）作為側鍊。
在嫁接dhba前，先用t-butyldimethylsilyl (tbs)保護dhba上的兩個羟基；嫁接完後，再使用tetrabutylammonium fluoride（tbaf）來去掉把羟基封端的tbs，得到最終的聚合物pva-g-dhba.
接着我們一一說明各個關鍵技術點：
1. dhba的嫁接率(下表的dg值)最高可以達到10 mol%；嫁接率越高，膠水的粘接強度越高。
2. pva-g-dhba為主體的貝類仿生膠需要有交聯劑，以提高粘接強度，而常用交聯劑為三價鐵離子；當三價鐵離子與dhba(catechol)的摩爾比為1:3時，膠水對玻璃的粘接強度達到最高值4 mpa。若固化過程中沒有交聯劑，該膠水對玻璃的粘接強度則隻有1.2mpa左右。
三價鐵離子與pva-g-dhba的交聯機理如下圖所示：
3. 不同的粘接環境下，仿生膠對玻璃表現出不同的粘接能力。在60℃加熱固化條件時，膠水展現出最高的粘接強度4mpa，室溫下固化則為1.5mpa；對于濕玻璃，粘接力下降到0.5mpa；如果直接在水中粘接玻璃，并全程在水中固化，膠水的粘接強度則為0.2mpa。
研究者認為，高溫固化有助于加速氧化catechol，提高交聯度，進而提高粘接力；而潮濕基材以及水中浸泡着的基材，由于膠水與基材的界面間有一薄薄水層的阻隔，粘接力迅速下降。
盡管如此，科研人員認為這款仿生膠水在水中的粘接能力還是要比市面上商業化的産品強。
參考文獻連結：
https://doi.org/10.1002/macp.201700206.
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