科学家们在认识上有了重大转变，他们发现水在某些条件下可以改善粘附性，挑战了长期以来认为水会阻碍这一过程的观点。这一发现可能会导致医用粘合剂和其他应用的进步。

阿克伦大学和匹兹堡大学的研究人员对长期以来的观点提出了挑战，他们的新发现表明，水实际上可以帮助粘连。阿里·迪诺杰瓦拉（Ali Dhinojwala）博士是阿克伦大学聚合物科学与聚合物工程学院的W. Gerald Austen捐赠主席和H.A. Morton教授，他带领一个团队实现了这一重大发现。他们的突破揭示了水可以在特定的控制条件下增强附着力，发表在《科学进展》杂志上。

这项研究的意义是深远的，特别是在生物医学应用方面，如绷带、用于湿润皮肤的健康监测传感器，以及可以取代缝合线的先进粘合剂。利用表面粗糙度和材料特性所获得的见解，可以彻底改变全球价值数十亿美元的行业。

在潮湿的道路上驾驶或在潮湿的皮肤上涂胶带都是日常的挑战，而在潮湿粗糙的表面上实现强附着力的难度更大。传统上，水的存在被视为一种障碍，破坏了有效粘附所必需的分子键。水倾向于附着在表面上，并被困在表面粗糙度中，使附着过程进一步复杂化。

突破性发现和协作努力

在一项重大突破中，迪诺杰瓦拉博士的团队 —— 包括匹兹堡大学的特维斯·雅各布斯博士、弗莱堡大学的拉尔斯·帕斯图夫卡博士和阿贡国家实验室的阿尼鲁达·苏芒博士 —— 在一项研究中实现了他们的发现，该研究涉及测量软弹性体对精确设计的粗糙表面的粘附力，揭示了水、表面粗糙度和粘附动力学之间复杂的相互作用。

迪诺杰瓦拉博士和研究生尼提扬舒·库马尔进行了开创性的水下实验，并建立了模型来解释结果。粗糙的表面是在阿贡国家实验室化学制备的，并在匹兹堡大学进行了原子尺度的表征。在弗莱堡大学对分离界面进行了模拟。只有通过这个协作团队的互补专业知识，调查才有可能进行。

与预期相反，在接触形成过程中，水的存在最初会破坏粘附，因为水分子被困住，从而阻止了近一半表面面积的分子接触。此外，在存在水的情况下，使弹性体变形并符合表面粗糙度所需的能量显着增加，进一步降低了初始附着力。

令人惊讶的是，水的存在会破坏接触形成过程中的附着力，但在分离过程中，附着力却增加了近四倍。在分析模型和表面敏感光谱的帮助下，这些结果表明，水被困在纳米大小的口袋中。“在水下很难接触，因为挤出水需要额外的能量，而且你不能完全去除水，”雅各布斯博士说，“但我们非常惊讶地发现，同样的被困水使得很难将两个表面推到一起，也使得很难把相同的表面拉开。”

“这些发现挑战了水普遍阻碍粘附的传统观点，”迪诺杰瓦拉博士说。“通过了解水如何与表面地形相互作用，我们可以潜在地利用粗糙度来增强附着力，就像壁虎如何使用脚趾垫爬湿表面一样。”

迪诺杰瓦拉博士的团队下一步打算进一步完善这些发现，以开发实际应用，利用水在粘附科学中的惊人优势。