在自然界中，壁虎能在垂直玻璃上自由攀爬，树蛙能在雨林湿滑的叶片上稳稳附着。这些生物的“超能力”长期以来令科学家着迷。这种独特的运动能力源于其快速可逆的黏附状态切换机制。然而，在合成材料体系中实现高/低黏附态的快速可逆转换仍面临挑战，主要受限于材料双稳态的稳定性、状态切换的动力学速率以及两态间的黏附性能差异三个关键因素。

近日，中国科学院兰州化学物理研究所润滑材料全国重点实验室周峰研究员团队与西北工业大学合作通过仿生科学与材料技术的结合，成功解锁了光控智能黏附材料的“新密码”。这项成果不仅让实验室里的水凝胶材料拥有了“黏”与“脱”的自由切换能力，更为医疗、机器人等领域的技术革新提供了全新思路。相关论文发表于《化学与生物工程》。

智能水凝胶黏附材料。兰州化学物理研究所供图。

从壁虎脚趾到“零残留”智能材料

“传统胶带撕下来时会疼，医用敷料揭掉时可能二次损伤皮肤——这些痛点让我们开始思考，是否能设计一种像壁虎脚掌那样‘按得牢、撕得轻’的智能材料？”兰州化物所研究员周峰开门见山地解释了研究的初衷。

壁虎的脚趾覆盖着数百万根纳米级刚毛，这些刚毛通过范德华力（分子间的吸引力）牢牢吸附在任何表面，无需黏性物质即可实现瞬时强黏附。更神奇的是，壁虎只需改变脚趾角度，就能瞬间“解锁”黏附力，轻松脱离。而树蛙的脚趾则依赖微米级沟槽和自分泌黏液，在潮湿环境中保持稳定附着，展现了复杂环境下的适应性。

“仿生的难点在于，生物的精妙结构和动态调控能力难以直接复制到人工材料中。”周峰坦言，“比如壁虎刚毛的纳米精度制造成本极高，而树蛙的黏液分泌需要复杂的生物系统支持。”

而人工材料往往依赖外部刺激（如光、热），响应速度和环境适应性受限。尽管挑战重重，研究人员还是通过仿生结构简化、动态聚合物开发等策略逐步实现类自然界的“智能黏附”。

为突破这一瓶颈，团队设计了一种“光控水凝胶”：将光热纳米颗粒（四氧化三铁）嵌入温敏性水凝胶基体中。

当红外光照射时，纳米颗粒将光能转化为热能，触发水凝胶表面分子的“隐身术”——原本暴露的黏附基团被亲水性基团覆盖，黏附力从9.86千帕（类似医用胶带）骤降至0.26千帕（接近无黏附）。

最为关键的是，撤去光源后，材料迅速恢复高黏附状态，且10次循环后无任何残留。“就像给材料装上了‘光控开关’，红外光一照就能远程指挥它黏住或松开。”周峰形象地比喻道。

智能水凝胶材料可逆黏附机制示意图。兰州化学物理研究所供图。