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?利用形状记忆聚合物,研发水下粘合剂

?利用形状记忆聚合物,研发水下粘合剂
  • 产品名称:?利用形状记忆聚合物,研发水下粘合剂
  • 产品简介:通常,胶粘剂只能用于干燥条件下的粘接,如果处于水下或潮湿状态,则因浸湿而失去粘附功能。然而,来自美国伊利诺伊大学香槟分校的Seok Kim教授在Advanced......

产品介绍:

通常,胶粘剂只能用于干燥条件下的粘接,如果处于水下或潮湿状态,则因浸湿而失去粘附功能。然而,来自美国伊利诺伊大学香槟分校的Seok Kim教授在Advanced Materials Interfaces上发表的最新工作打破了这一常规认识,开发出了一种在湿润时仍能保持粘性的博天堂游戏大厅粘合剂

?利用形状记忆聚合物,研发水下粘合剂

在这项工作中,形状记忆聚合物(SMP,shape memory polymer)能够可逆地在水下实现干燥的粘合。究其原因,研究者选用具有热响应性的SMP,在SMP柔顺橡胶状态下向其施加压力,可以使水分从界面挤出,然后通过将SMP形状固定在其玻璃状态来可以保持与界面的粘合。在这种密封接触条件下,玻璃态SMP的刚性提供了非常高的(≈18 atm,大气压)水下附着力。最后,SMP的形状可逆性允许周围的液体快速挤入并分离接触界面,这使得附着表面几乎无粘合剂残留。

?利用形状记忆聚合物,研发水下粘合剂

这一发现为寻找水下工作的廉价可逆粘合剂铺平了道路。设想可以用它将水下传感器和装置绑定到船舶和潜艇的船体,或帮助无人驾驶的船舶在岩石海岸线或在偏远地区停靠。在作者设计的封面上,一只戴有SMP粘合手套的壁虎正在水下进行攀岩,十分有趣。


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受贻贝启发开发高性能水下强力胶水


贻贝(海虹)和藤壶等贝类能够分泌出粘性很高的蛋白,借助这种物质它们能够牢牢地附着在岩石或船体上,任凭风吹浪打都不会脱落。受到这种天然“胶水”的启发,美国麻省理工学院的一组科学家日前开发出一种能够修复船只、帮助术后伤口愈合的新型粘合剂。


这种粘合剂的神奇之处在于,即便在水下使用,效果也丝毫不会受到影响。据称是目前能够在水下使用的、粘合强度最好的粘合剂。相关论文发表在9月21日出版的《自然·纳米技术》杂志上。

?利用形状记忆聚合物,研发水下粘合剂

为了制造这种新型防水粘合剂,研究人员培养出了一种细菌,能够将贻贝分泌出的蛋白质胶水与其自身生物膜分泌出的蛋白结合在一起。这种混合蛋白具有比贝类分泌的天然蛋白胶水更好的粘性。


贻贝所分泌的这种能够帮助其在水下附着在物体表面的物质,由多种蛋白质组成。此前也有科学家尝试用大肠杆菌生产单独的贝类的足蛋白,但是与天然粘合剂相比这种物质成分较为单一,效果也不尽如人意。


在新的研究中,麻省理工学院的团队希望工程细菌能够一次生产两个不同的足蛋白,再加上细菌自身生产出的一种纤维蛋白。这种纤维蛋白能够将其他蛋白聚合在一起,并组装成更大更复杂的网格结构。据物理学家组织网9月22日(北京时间)报道,通过用细菌对这些蛋白质进行纯化,研究人员将它们培育成了一种致密的纤维网。最终得到的材料具有规则、柔软的结构,能够紧密附着在干燥或潮湿的表面。研究人员用原子力显微镜对这种粘合剂进行了测试。结果发现,这种粘合剂能够将二氧化硅、黄金和聚苯乙烯三种不同的材料牢固地结合在一起。研究人员称,这种粘合剂的粘合强度要好于天然的贻贝胶粘剂,是目前能够在水下直接使用的强度最好的粘合剂。


新研究开创了一种用细菌制造生物合成材料的全新方式。负责此项研究的麻省理工学院生物工程和电子工程学副教授蒂莫西·卢说:“我们的最终目标是建立一个平台,能够让我们将多种物质不同的功能结合起来,看看它们能否为我们带来性能更好的材料。”


使用这种技术,目前每次只能生产出少量的粘合剂,因此,该研究小组正在努力改进工艺以提高产量。下一步,它们将加入一些其他贝类的足蛋白,以进一步增强粘接强度和材料的坚固性。


此外,该小组还计划用细菌制造一种“活胶水”。这些细菌能够自己发现物体表面的损伤并通过分泌粘合剂的方式将其修复。


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