现代工业与生活中，粘合剂是连接各类材料的关键。然而，开发兼具高强度、环境适应性（干/湿环境）和可持续性的粘合剂仍是巨大挑战。现有商业粘合剂（如环氧树脂、聚氨酯）在水下环境性能骤降，导致船舶、海底管道等维修困难。尽管自然界贻贝通过两亲性蛋白实现水下强黏附，但仿生材料的水下粘接强度长期低于1 MPa。此外，传统粘合剂不可回收，加剧塑料污染和资源浪费。
美国橡树岭国家实验室Md Anisur Rahman研究团队在《科学·进展》发表突破性成果，利用消费后PET塑料废料开发出多功能、高强度、可逆的粘合剂。该材料通过无溶剂动态交联技术，将解构的PET大分子单体与双乙酰乙酸酯交联剂结合，形成动态乙烯醇缩脲键网络。其两亲性设计赋予卓越的水下（6.51 MPa）、结构（17.1 MPa）和压敏（563 kPa）粘接性能，超越商业粘合剂，且支持热修复、化学回收及多次循环使用，为塑料升级再造提供新路径。
仿生设计原理
受贻贝黏附蛋白启发，团队设计出具有刚性疏水对苯二甲酰胺核心与亲水胺端基的PET大分子单体（PET-JAT403），结合面两亲性交联剂TCDAcAc（一端疏水三环癸烷、一端亲水乙酰乙酸酯）。这种分子级两亲性结构模拟了贻贝蛋白的黏附机制，使材料能同时在水下和干燥环境中通过氢键、范德华力实现强效黏附。
图1 多功能、强韧、可逆、可持续粘合剂的设计原理。贻贝黏附蛋白由两亲性儿茶酚胺和赖氨酸组成，与多种表面形成强动态相互作用。这些氨基酸的两亲性对其环境适应性至关重要，实现干/湿环境下的黏附。受此自然系统启发，我们以PET消费废料开发出强韧、可逆、高适应性粘合剂，适用于水下、结构及压敏应用。
动态交联网络
通过PET废料与三胺化合物JAT403的无溶剂胺解反应，合成四胺大分子单体，再与TCDAcAc在室温下快速交联（30秒）。动态乙烯醇缩脲键赋予材料类玻璃体特性：80°C以上可逆键交换实现热修复，275 kJ/mol活化能证实其热驱动重组能力。材料在水及有机溶剂中浸泡72小时无溶解（溶胀率0%），具备优异稳定性。
图2 PET废料合成两亲性PET大分子单体及可逆粘合剂。(A) PET通过JAT403胺解生成四胺大分子单体；(B) PET-JAT403与TCDAcAc形成乙烯醇缩脲键动态网络；(C) 10:5 TCD-V的DMA曲线显示高储能模量及类橡胶平台；(D) 温度梯度下的应力松弛行为；(E) 松弛时间的阿伦尼乌斯关系（活化能275 kJ/mol）。
水下卓越性能
10:7胺基/乙酰乙酸酯配比的粘合剂在铝基板上实现6.51 MPa的搭接剪切强度，超越文献报道值（图3H）。面两亲性设计是关键——亲水基团促进界面结合，疏水组分阻止水分渗透。交联密度调控实验显示：高交联度（10:7）显著提升水下强度，较10:2配方强度提升290倍。在模拟海水（3.5% NaCl）中仍保持3.54 MPa强度，适用海洋工程。
图3 TCD-V的水下粘接性能。(A) 水下粘接流程；(B) 10:7 TCD-V在水下的力-伸长曲线；(C) 固化时间对强度影响；(D) 不同胺基/AcAc配比强度对比；(E) 脱粘功；(F) 基材亲水性对强度的影响；(G) 对照组性能对比；(H) 与文献水下粘合剂性能对比（n=3）。
结构粘接优势
干燥环境下，10:5配方在80°C固化6小时后达13.6 MPa搭接强度，脱粘功（9010 N/m）是商业环氧胶的6倍。其强韧特性源于聚丙烯氧基团的应力耗散能力，使材料呈现罕见应变硬化行为。在钢材、木材、玻璃上均引发基材破坏（强度>20 MPa），玻璃纤维/碳纤维-铝异质界面粘接强度达11.1–15.7 MPa。热熔模式（120°C压合）在钢材上实现19.5 MPa强度，且在液氮（-100°C）、酸碱（pH 3–11）、高湿环境中性能稳定。
图4 TCD-V在不同结构基材上的性能。(A) 室温固化粘接力-伸长曲线；(B) 80°C与室温固化强度对比；(C) 不同配方与对照组强度；(D) 强韧粘接的力-伸长曲线；(E) 四种基材上的强度（*为基材破坏）；(F) 热熔胶（HMA）性能；(G) 极端环境强度；(H) 80°C热脱粘；(I) 10次循环再粘接性能（n=3）。
可循环压敏胶
低交联密度配方（10:0.5）的玻璃化温度降至11.8°C，实现室温压敏粘接。在特氟龙、纸张、聚碳酸酯等六类基材上展现可逆粘附（铝基强度50.2 kPa），10次循环无性能损失。高压处理（1000 kPa）后强度升至563 kPa，证实其作为环保胶带的潜力。
图5 压敏应用与机理。(A) 六类基材压敏粘接；(B) 2.5 kg重物悬挂演示；(C) 不同基材强度；(D) 10次循环压敏性能；(E) TCDAcAc在二氧化硅模型表面形成氢键的DFT计算；(F) 粘附机制示意图（氢键主导界面作用）（n=3）。
可持续性验证
初步生命周期评估显示：粘合剂碳足迹仅2.39 kg CO₂/kg，低于传统产品。PET-JAT403和TCDAcAc的碳足迹分别为2.29与2.68 kg CO₂/kg，为行业最低水平之一。化学回收实验证实：通过胺解可高效回收大分子单体，实现闭环循环。
总结与展望
该研究通过仿生两亲性设计与动态共价键策略，将PET废料转化为高性能可回收粘合剂，解决了水下粘接弱、不可回收等长期难题。其强度、韧性和环境适应性超越商业产品，且支持多次循环使用。团队指出，未来采用生物基胺类化合物可进一步降低碳足迹。此项技术不仅为塑料升级再造提供商业化路径，更为下一代可持续粘合剂设计树立新标杆。