可逆的粘合劑與蝸牛粘液相似

只要它們存在，粘合劑一直是材料科學家的心靈寶庫。盡管粘合劑存在可以很好地粘合，但是任何曾經(jīng)試圖在完全粘住粘合劑后移除粘合劑的人都知道它可能是一個難以甚至痛苦的過程 - 就像創(chuàng)可貼一樣。這種將粘性從超粘性轉(zhuǎn)變?yōu)轫樌撀涞哪芰κ强茖W家多年來一直試圖解決的問題。現(xiàn)在，賓夕法尼亞大學的研究人員相信他們已經(jīng)解決了這個難題一個研究小組在賓夕法尼亞大學工程為首舒陽，在教授材料科學與工程系，并在化工系生物分子工程，采取了啟發(fā)從蝸牛粘液，其實現(xiàn)了在這個可逆的粘合性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)一個新的高分子材料具有類似的粘合效果。

“在我們的日常生活中，我們在許多場合使用粘合劑，”楊告訴設(shè)計新聞。“我們可以選擇使用膠水，固化后是液體和永久性膠水，涂抹時可能很麻煩，或膠帶，它更整潔，扁平，但粘合強度不太強。雖然膠水具有更強的附著力，但一旦涂抹，如果我們犯了錯誤或者它沒有完全對齊，我們就不能將粘合的物體分開并重做它。“

Yang和她的團隊一直致力于解決這個問題，但主要使用壁虎作為材料仿生學的天然靈感。然而，她說，他們只能通過這項工作到目前為止。

“Geckos可以放下一只手，然后釋放它，所以壁虎的附著力是可逆的，但它的附著力非常低，”Yang告訴我們。“壁虎是50克，人類是至少50公斤。如果你想把人抱在墻上，就不可能使用相同的粘合劑。“

它涉及另一個項目 - 涉及由稱為聚甲基丙烯酸羥乙酯(PHEMA)的聚合物組成的水凝膠 - 以實現(xiàn)團隊開發(fā)蝸牛泥狀材料所需的突破。

其中一位研究人員吳高祥注意到PHEMA-濕潤時呈橡膠狀，干燥時呈剛性 - 同時具有很強的粘合性。研究小組注意到，當濕潤時，材料會與光滑的表面以及有脊和凹槽的表面一致。

然而，雖然這種質(zhì)量對于制造良好的粘合劑很重要，但這不是唯一的要求。當PHEMA干燥變得僵硬但沒有萎縮時，它的行為是研究人員對它感興趣的關(guān)鍵。研究人員說，這種行為導致材料在干燥時硬化到空腔中，將其自身牢固地固定在表面上。

“當材料干燥時，它們通常會收縮，”楊在一份新聞聲明中說。“如果它從表面收縮，它就不再需要符合微腔并且它會彈出來。”

另一方面，PHEMA粘合劑不會彈出;相反，它保持保形，即使在剛性和干燥的情況下也會記住它的形狀，她說。

蝸牛用于粘在表面上的粘液 - 稱為epiphragm-同樣起作用。當潮濕時，它會與表面貼合并變硬以將蝸牛固定到位。當空氣變得更加潮濕時，epiphragm軟化并讓生物再次自由移動。

該團隊對PHEMA水凝膠進行了測試，看它的濕潤柔韌性和干燥附著力是否會逆轉(zhuǎn)，以及它能夠承受多少重量。他們發(fā)現(xiàn)它的作用與蝸牛epiphragm非常相似，并且比激發(fā)其他材料的壁虎粘連強89倍。

“當它是保形和剛性時，它就像超級膠水，”楊在一份聲明中說。“你不能把它拉下來。但是，奇跡般地，你可以重新潤濕它，它會毫不費力地滑落。“

研究人員表示，即使當其中一名研究人員Jason Chirstopher Jolly從一個僅用一張郵票大小的膠粘劑上吊起的安全帶上吊起來時，它也能保持粘連。該團隊在“美國國家科學院院刊”上發(fā)表了一篇關(guān)于他們工作的論文。

由于其反向粘合力和強度，研究人員認為該材料具有很大的潛力，可用于各種應(yīng)用，包括家用產(chǎn)品，機器人系統(tǒng)和工業(yè)裝配。

然而，該材料也有其局限性，因為其可逆性受水控制，Yang說。這意味著它可能不適用于許多應(yīng)用 - 例如汽車裝配和其他工業(yè)用途 - 其中反向粘合會有所幫助，但水活化不會，她說。

楊說，該團隊的目標是繼續(xù)努力設(shè)計具有相似性能的粘合劑，不受此限制，以及能夠響應(yīng)不同激活線索的粘合劑。

“我們希望找到其他能夠具有類似PHEMA特性的材料，但可以通過熱，光，電或磁場激活，以改變機械性能，從而實現(xiàn)粘合，”她告訴我們。