本站讯 近期，徐晓峰教授课题组在国际顶尖材料期刊《Advanced Functional Materials》发表了题为“Design of Double-Network Click-Gels for Self-Contained Underwater Adhesion and Energy-Wise Applications in Floating Photovoltaics”《点击化学构筑双网络凝胶实现高效水下粘附和节能漂浮式光伏》的研究成果。本项研究利用“点击化学”反应快速地合成了一系列具有双网络结构的聚合物凝胶，在不同的水环境和不同的水下物体表面实现了高效和稳定的粘附，利用在漂浮式光伏系统中水/空气界面的粘附结构设计而产生的“被动制冷”效应，实现了漂浮式光伏光电能量转换效率的稳定提升。中国海洋大学材料学院2020级博士研究生王淑雪同学为本论文的第一作者。本研究工作得到了山东省泰山学者青年项目、山东省自然科学基金等项目的支持。
在水和海洋环境中，粘合剂对于水下修复、软水下机器人、水下通信、生物医学和组织修复等应用是不可或缺的。然而，在高湿度环境中，物体表面形成水合层，固体附着力显著降低。在过去几十年中，水下粘合剂的设计主要源于邻苯二酚化学和仿生微观结构。然而，许多仿生儿茶酚衍生物（胶水型水下粘合剂）需要缓慢的固化过程进行凝胶化。此外，其水下附着力本质上容易受到氧化、pH变化和预处理表面的影响，这会破坏水下粘合剂的坚固性和可靠性。
为了解决以上问题，课题组利用疏水性的丙烯酸-2-苯氧基乙酯（PEA），亲水性的2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸（AMPS）和1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐（[BVIM][Br]）合成了一系列PIL聚合物，引入聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）和季戊四醇四-3-巯基丙酸酯（PETMP）采用点击化学的合成方法在常温下快速制备双网络凝胶。与儿茶酚的粘附机理不同，凝胶中PIL和PEGDA作为吸湿组分在水下粘附时能够吸收界面水，消除水合层的影响。界面处的大量氢键、静电相互作用、偶极-偶极、离子-π和范德华相互作用等各种界面作用力协同实现水下粘附，粘接强度超过0.84MPa。此外，还开发了与能源相关的水下附着的新应用，通过漂浮式光伏系统中水/空气界面的粘附结构设计，产生了被动制冷效应，实现了漂浮式光伏光电能量转换效率的稳定提升。相比几种传统的光伏技术，本项工作显著地提高了漂浮式光伏的能量转换效率（约20%）。而且实现了在漂浮式光伏平台上，对多类振荡运动的快速传感。
近年来，徐晓峰教授课题组围绕着太阳能的综合利用，在高效率光/电和光/热转换材料与智能器件领域开展了一系列研究工作。部分研究成果陆续发表在Adv. Funct. Mater. (2022, 2201919), Chem. Eng. J (2022, 431, 134144), J. Mater. Chem. A (2022, 10, 8556), Small (2022, 2107811), Adv. Funct. Mater. (2021, 31, 2104464; 2021, 31, 2008681), Nano Energy (2020, 77, 105111), J. Mater. Chem. A (2021, 9, 9692; 2021, 9, 21197; 2020, 8, 24664), Chem. Eng. J (2021, 417, 128051), ACS Appl. Mater. Interfaces (2021, 13, 23993)等国际顶尖的材料和能源类期刊上。相关工作获得英国剑桥大学、中国海洋大学材料科学与工程学院、化学化工学院和海洋生命学院多位合作教授的支持和协助。
