粘附涉及到人类生产生活的方方面面，其不仅是材料表面的基本性质，更是材料设计制备的重要途径。粘附的本质是物体表面的分子间相互作用，因此从分子水平设计粘附界面是新型功能材料制备的关键。大自然是粘附界面的设计大师。已知的粘附界面，如壁虎脚用于干态粘附的多级纳米刚毛，具有超强水下粘附的贻贝足丝，牛蒡的机械互锁结构，免疫细胞的特异性识别粘附等都是其优秀作品。向大师学习，从分子和微纳米结构出发，设计粘附界面以制备功能性材料是本文的主要工作。主要研究内容如下:　　1.利用液-液界面聚合实现水凝胶/油凝胶的界面粘附制备Janus膜。智能水凝胶材料和弹性体（油凝胶）具有很多相反互补的物理性质，依据二元协同互补理论，将油凝胶和水凝胶结合起来可能能够得到性能优异的材料。但是油凝胶和水凝胶性质差异较大，将二者结合到一起仍充满挑战，需要探索新的解决方法。从油凝胶和水凝胶的预聚液出发，提出了新型的界面聚合反应，在本体聚合的同时界面共聚实现水凝胶/油凝胶的界面粘附，制备水凝胶/油凝胶一体的Janus共聚物膜。在水凝胶网络和油凝胶网络的协同作用下，制备的共聚物膜可以在水溶液、油溶剂和混合溶剂中实现单向弯曲、双向弯曲和特定点弯曲。利用水凝胶/油凝胶Janus共聚物膜对水溶液和有机溶剂的不同响应性，制备了以Janus共聚物膜为传感元件的溶剂泄漏报警装置，可以区分水溶液和油溶剂的泄漏。这一研究为新型水凝胶/油凝胶膜材料的制备提供了新的方法。　　2.利用（固-液）-液界面聚合实现水凝胶/油凝胶界面粘附制备复合凝胶材料。贻贝通过贻贝足腹侧沟槽和端部抑制区来限定粘附的形状和位置。受此启发，将水凝胶的预聚液限定在固体内（母凝胶），通过调控固体来调控水凝胶和油凝胶的粘附界面。通过调控母凝胶的形状和位置，可以得到不同分布的水凝胶/油凝胶复合材料，如双层结构，棋盘结构，条纹结构以及更为复杂的结构。利用油凝胶和水凝胶的性质差异，可以实现水凝胶/油凝胶复合材料的环境刺激响应性，实现3D结构转变。这一研究为水凝胶/油凝胶复合材料的制备和研究提供了新的思路和方法。　　3.仿免疫细胞结构匹配和分子识别协同作用的粘附界面实现癌细胞特异性粘附。　　人体的免疫细胞不仅会产生抗体以识别癌细胞，并且会产生大量伪足与癌细胞进行结构匹配，从而增强对癌细胞的识别捕获。受此启发，通过多步化学气相沉积法可控制备了具有横向纳米线和纵向纳米线分枝的氧化铟锡纳米线阵列，通过修饰特异性抗体分子实现了对癌细胞的特异性识别和粘附。相比一于单纯的竖直纳米线阵列，水平和竖直纳米线分枝的引入进一步增强了基底与癌细胞的拓扑相互作用，实现循环肿瘤细胞的高效识别与捕获，并且缩短了细胞捕获所需的时间。这种具有水平和竖直分枝的分形纳米线阵列结构，为癌症的早期的检测提供了新的平台，也为新型生物界面的构筑提供了新的思路和方法。　　4.羽毛的羽枝间的级联滑锁粘附系统。　　鸟类羽毛的自修复能力和耐久性一直受到人们的关注，但其背后的原因一直未被解开。从羽毛的结构出发，观察了其微观结构以及结构之间的相互关系。通过对羽毛分开过程的动态观察，明确了其微观结构之间的相互作用，进而提出了可修复的级联滑锁模型:钩子，滑道和滑道端部的三角形刺状终止结构。当受到外力时，羽枝上的钩子会勾在隔壁羽枝的滑道上，并沿滑道滑动;随着力的增大，钩子滑到滑道端部的刺状结构，并形成互锁结构;由于刺状结构改变滑道方向，需要更大的力促使羽小枝发生大的弯曲形变，才能使得钩子与刺状结构的互锁结构被打开，从而使羽毛分开。刺状结构特殊的形状，一方面增大了钩子滑离所需要的力，另一方面也保证钩子可以滑离，防止不可修复损伤的发生。力学测试和耐久性测试结果表明，这种级联滑锁结构造就了羽毛独特的耐久性。同时，3D打印的级联滑锁模型和传统的钩子-沟槽模型分开过程的对比，进一步验证了级联滑锁模型具有更优异的力学性能。这种级联滑锁结构有可能为新型织物和电子器件的制备提供新的思路。