低表面能材料（如聚四氟乙烯PTFE）因其卓越的疏水性和化學(xué)惰性，廣泛應(yīng)用于建筑、電子、醫(yī)療等領(lǐng)域。然而，這些特性也使其難以與其他材料牢固粘接。傳統(tǒng)解決方案依賴離子處理、化學(xué)蝕刻等表面改性技術(shù)，但這些方法成本高昂且可能損傷材料。因此，開發(fā)無需預(yù)處理即可直接粘接低表面能材料的高性能粘合劑，成為行業(yè)亟待突破的難題。

香港中文大學(xué)（深圳）朱世平院士、張祺助理教授團(tuán)隊開發(fā)出一種新型含氟共聚物粘合劑，首次在PTFE上實現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的3.22 MPa粘接強(qiáng)度。該粘合劑通過六氟丁基甲基丙烯酸酯（HFBMA）與聚丙二醇甲基丙烯酸酯（PPGMA）的光聚合反應(yīng)一步合成，兼具93.7%透光率和優(yōu)異環(huán)境穩(wěn)定性。其核心突破在于利用HFBMA的C-F鍵與基材的偶極-偶極相互作用增強(qiáng)界面粘附，同時通過PPGMA側(cè)鏈的摩擦耗能提升內(nèi)聚強(qiáng)度。該技術(shù)無需表面處理即可粘接PTFE、聚丙烯（PP）、玻璃等多樣基材，為工業(yè)應(yīng)用提供低成本解決方案。

粘接機(jī)理與性能優(yōu)化

圖1揭示了粘合劑的分子設(shè)計：HFBMA提供氟基團(tuán)與PTFE基材形成偶極相互作用，PPGMA側(cè)鏈則通過鏈段爬行摩擦耗散能量。實驗表明（圖2a），當(dāng)PPGMA占比15%（F??-P??）時，粘接強(qiáng)度達(dá)峰值3.22 MPa，遠(yuǎn)超純HFBMA（完全無粘性）。對比測試中（圖2b），該粘合劑性能顯著優(yōu)于商用產(chǎn)品和文獻(xiàn)報道的離子凝膠體系（如PDMAA-CAC凝膠）。其環(huán)境適應(yīng)性突出（圖2c）：在-20℃、90%濕度或紫外老化15天后，強(qiáng)度仍保持2.43-2.62 MPa；經(jīng)萬次剪切循環(huán)和7天3 kg負(fù)重測試，未出現(xiàn)界面剝離。此外（圖2d-e），它在PP、PE、陶瓷、鋼鐵等基材上均展現(xiàn)穩(wěn)定粘接。

圖1 粘接機(jī)制與應(yīng)用示意圖 氟化共聚物粘合劑的界面粘附與內(nèi)聚機(jī)理及潛在應(yīng)用圖示 (圖示說明：聚合物鏈上的氟化基團(tuán)與PTFE基材形成偶極作用，PPGMA側(cè)鏈通過摩擦耗散能量) 

圖2 a) PPGMA含量對F_x-P_y粘合劑搭接剪切強(qiáng)度的影響 b) F₈₅-P₁₅粘合劑與相關(guān)研究及商業(yè)產(chǎn)品在PTFE基材上的剪切強(qiáng)度對比 c) F₈₅-P₁₅/PTFE接頭在90%濕度、-20℃及UV老化環(huán)境下的強(qiáng)度變化 d) F₈₅-P₁₅粘接不同基材的強(qiáng)度（玻璃分別與PTFE/PP/PE/PET/陶瓷/鋼對接） e) F₈₅-P₁₅在4.0 cm²粘接面積下的宏觀粘接測試（基材：PTFE/PET/鋼/玻璃）

力學(xué)性能與耗能機(jī)制

PPGMA含量直接調(diào)控材料力學(xué)行為（圖3a-b）：當(dāng)添加量從0%增至20%，模量從25.8 MPa降至2.14 MPa，斷裂伸長率從7%升至286%。F??-P??的韌性達(dá)14.11 MJ/m³，歸因于PPGMA側(cè)鏈的增塑作用。應(yīng)變速率實驗（圖3c）顯示，材料在低速率下伸長率可達(dá)377%，符合艾林模型計算的14.0 nm³活化體積。關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)是：用丙烯酸丁酯（BA）替代PPGMA后，粘接強(qiáng)度降至1.56 MPa，且耗能比從96.5%（PPGMA體系）降至83.8%（圖3d）。流變學(xué)分析（圖3e-f）進(jìn)一步證實，PPGMA側(cè)鏈形成的非共價網(wǎng)絡(luò)延長了分子鏈弛豫時間，提升了能量耗散效率。

圖3 a) 不同PPGMA含量共聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線（拉伸速率：2 mm/min） b) 韌性與模量隨PPGMA含量的變化關(guān)系 c) 不同應(yīng)變速率下的拉伸曲線 d) 屈服應(yīng)力與應(yīng)變速率對數(shù)（ln