光學視窗是專門用於海洋探測的感測器的關鍵部件，但它經常受到海洋生物汙垢和石油汙染的嚴重影響，導致透明度和壽命降低。水凝膠作為一種親水性聚合物網路，具有優異的防汙效果和良好的透明度，但難以粘附在基材上，極大地限制了其實際應用。

為解決上述問題，中科院採用改性聚（乙烯醇）/甘油-單寧酸/Cu2+（PVA/Gly-TA/Cu2+）水凝膠製備透明Janus水凝膠溼粘合劑。水凝膠表面的Cu2+與塗覆的粘合劑聚（多巴胺甲基丙烯醯胺-共-甲氧基乙基丙烯酸酯）（P（DMA-co-MEA））中的酚羥基相互作用。即使塗有粘合劑，樣品仍保持良好的透光率。Cu2+的存在賦予水凝膠更好的拉伸強度，同時透過與粘合劑的配位作用，可以提高水凝膠對基材的附著力。Janu水凝膠的拉伸應力甚至可以達到4。4 MPa，在海水中的粘附強度可以達到14 kPa左右。此外，富含Cu2+的Janus水凝膠對錶面藻類的生長具有顯著的抑制作用，其油接觸角在水下高達148°。水凝膠再溶脹後，水凝膠表面藻類密度降低，透明度變化不大。考慮到上述特性，這種新型 Janus 水凝膠有望成為解決光學裝置面臨的海洋汙染問題的有前途的保護材料。

圖1。 Janus 水凝膠製備程式、不同水凝膠表面結構的 SEM 影象以及 Janus 水凝膠的橫截面。

圖4。 （a） 拉伸應力-應變曲線。（b） 不同處理後水凝膠的拉伸強度。（c） 不同預緊力對粘合強度的影響。（d） 不同環境下的附著力。

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圖6。 （a） 粘性水凝膠防止海洋生物附著的機制。藻類的密度Amphiprion sp （b），舟形藻屬。（c） 和卟啉屬。（d） 和藻類Amphiprion sp。的分佈。（e） 在與不同樣品孵育 1 天后的樣品表面。（f）用玻璃（上圖）和水凝膠（下圖）孵育 1 至 5 天的Amphiprion 的藻類密度。

圖7。 （a） Janus水凝膠防止油汙染的原理。（b） 接觸角測量和圖片：水凝膠 （WCA）上的水滴（5 μL） 和水凝膠（OCA）上的二氯乙烷液滴（5 μL）。水凝膠表面（c）和玻璃（d）上的二氯乙烷液滴的粘附力測量曲線。（e）二氯乙烷液滴可以從傾斜的（45°）水凝膠上滾落。在水下用原油處理的帶和不帶Janus水凝膠的氣泡水平（f）和游泳鏡（g）的光學影象。

相關論文以題為Transparent Janus Hydrogel Wet Adhesive for Underwater Self-Cleaning發表在《ACS Appl。 Mater。 Interfaces》上。通訊作者是中國科學院周峰、王銳、于波。

參考文獻：

doi。org/10。1021/acsami。1c12696