光学窗口是专门用于海洋探测的传感器的关键部件，但它经常受到海洋生物污垢和石油污染的严重影响，导致透明度和寿命降低。水凝胶作为一种亲水性聚合物网络，具有优异的防污效果和良好的透明度，但难以粘附在基材上，极大地限制了其实际应用。
为解决上述问题，中科院采用改性聚（乙烯醇）/甘油-单宁酸/Cu2+（PVA/Gly-TA/Cu2+）水凝胶制备透明Janus水凝胶湿粘合剂。水凝胶表面的Cu2+与涂覆的粘合剂聚（多巴胺甲基丙烯酰胺-共-甲氧基乙基丙烯酸酯）（P（DMA-co-MEA））中的酚羟基相互作用。即使涂有粘合剂，样品仍保持良好的透光率。Cu2+的存在赋予水凝胶更好的拉伸强度，同时通过与粘合剂的配位作用，可以提高水凝胶对基材的附着力。Janu水凝胶的拉伸应力甚至可以达到4.4 MPa，在海水中的粘附强度可以达到14 kPa左右。此外，富含Cu2+的Janus水凝胶对表面藻类的生长具有显着的抑制作用，其油接触角在水下高达148°。水凝胶再溶胀后，水凝胶表面藻类密度降低，透明度变化不大。考虑到上述特性，这种新型 Janus 水凝胶有望成为解决光学设备面临的海洋污染问题的有前途的保护材料。
图 1. Janus 水凝胶制备程序、不同水凝胶表面结构的 SEM 图像以及 Janus 水凝胶的横截面。
图 4. (a) 拉伸应力-应变曲线。(b) 不同处理后水凝胶的拉伸强度。(c) 不同预紧力对粘合强度的影响。(d) 不同环境下的附着力。
图 6. (a) 粘性水凝胶防止海洋生物附着的机制。藻类的密度Amphiprion sp (b)，舟形藻属。(c) 和卟啉属。(d) 和藻类Amphiprion sp.的分布。(e) 在与不同样品孵育 1 天后的样品表面。(f)用玻璃（上图）和水凝胶（下图）孵育 1 至 5 天的Amphiprion 的藻类密度。
图 7. (a) Janus水凝胶防止油污染的原理。(b) 接触角测量和图片：水凝胶 (WCA)上的水滴(5 μL) 和水凝胶(OCA)上的二氯乙烷液滴(5 μL)。水凝胶表面(c)和玻璃(d)上的二氯乙烷液滴的粘附力测量曲线。(e)二氯乙烷液滴可以从倾斜的(45°)水凝胶上滚落。在水下用原油处理的带和不带Janus水凝胶的气泡水平(f)和游泳镜(g)的光学图像。
相关论文以题为Transparent Janus Hydrogel Wet Adhesive for Underwater Self-Cleaning发表在《ACS Appl. Mater. Interfaces》上。通讯作者是中国科学院周峰、王锐、于波。
参考文献：
doi.org/10.1021/acsami.1c12696