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2019-06-19
??賓夕法尼亞大學(xué)和利哈伊大學(xué)的工程師們研發(fā)了一種強大的可逆粘合劑，它使用了蝸牛用來附著和從表面上脫離的相同機制。蝸牛不斷分泌粘液，以防止身體變干，并有助于運動。他們還使用這種粘液形成一種稱為外膜的粘合層，以便將它們固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。這層粘液進入毛孔和表面的不規(guī)則處，在那里它變硬，但到了晚上，當(dāng)環(huán)境變得潮濕，蝸牛決定繼續(xù)前進時，硬化的粘液會變軟，其粘合性能也會發(fā)生逆轉(zhuǎn)。
人類目前使用的粘合劑有兩個方面：可拆卸，可重復(fù)使用的粘合劑很方便，但不是很強，而超強粘合劑是完全不可逆轉(zhuǎn)的。我們真正需要的是兩全其美的粘合劑。在Shu Yang（材料科學(xué)與工程系和化學(xué)與生物分子工程系教授）的帶領(lǐng)下，該團隊幾乎意外地發(fā)現(xiàn)了一種可逆材料。在研究另一個項目時，研究人員使用了一種由聚羥基甲基丙烯酸乙酯（pHEMA）的聚合物制成的水凝膠，這種聚合物通常用于隱形眼鏡。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種水凝膠的粘合性能與蝸牛的表膜非常相似。
簡而言之，pHEMA在潮濕時呈橡膠狀，但在干燥時呈剛性。事實上，當(dāng)它干燥時，它變得像塑料瓶蓋一樣僵硬，但是它不會收縮并從表面上拉開，正是這種屬性與表面形成了令人難以置信的牢固結(jié)合。但是，神奇的是，你可以重新潤濕它，它會毫不費力地滑落。另外，pHEMA在體積增大時不會失去強力附著力。通常，粘合強度和尺寸之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。由于pHEMA不依賴于脆弱的結(jié)構(gòu)，因此沒有這個問題。
實驗室中的這項測試和其他測試表明，雖然pHEMA可能不是最強的粘合劑之一，但它在可逆粘合劑中肯定是迄今為止最強的。雖然pHEMA確實令人印象深刻，但研究小組承認(rèn)，由于其可逆性受水影響，因此不太適合廣泛應(yīng)用。
圖文速遞
圖1.基于PHEMA水凝膠超級膠水的設(shè)計示意圖
圖2.用玻璃壓頭對PHEMA水凝膠膠進行壓痕測試
圖3.PHEMA水凝膠的強力粘附及可擴展性
圖4.圖案化PHEMA水凝膠膠的優(yōu)點
全文鏈接：https://www.pnas.org/content/early/2019/06/11/1818534116
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