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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(qiáng)大的可逆粘合劑，它使用了蝸牛用來(lái)附著和從表面上脫離的相同機(jī)制。蝸牛不斷分泌粘液，以防止身體變干，并有助于運(yùn)動(dòng)。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(jìn)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(jìn)時(shí)，硬化的粘液會(huì)變軟，其粘合性能也會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)。
人類目前使用的粘合劑有兩個(gè)方面：可拆卸，可重復(fù)使用的粘合劑很方便，但不是很強(qiáng)，而超強(qiáng)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(tuán)隊(duì)幾乎意外地發(fā)現(xiàn)了一種可逆材料。在研究另一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，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(jiǎn)而言之，pHEMA在潮濕時(shí)呈橡膠狀，但在干燥時(shí)呈剛性。事實(shí)上，當(dāng)它干燥時(shí)，它變得像塑料瓶蓋一樣僵硬，但是它不會(huì)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(rùn)濕它，它會(huì)毫不費(fèi)力地滑落。另外，pHEMA在體積增大時(shí)不會(huì)失去強(qiáng)力附著力。通常，粘合強(qiáng)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(méi)有這個(gè)問(wèn)題。
實(shí)驗(yàn)室中的這項(xiàng)測(cè)試和其他測(cè)試表明，雖然pHEMA可能不是最強(qiáng)的粘合劑之一，但它在可逆粘合劑中肯定是迄今為止最強(qiáng)的。雖然pHEMA確實(shí)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(jí)膠水的設(shè)計(jì)示意圖
圖2.用玻璃壓頭對(duì)PHEMA水凝膠膠進(jìn)行壓痕測(cè)試
圖3.PHEMA水凝膠的強(qiáng)力粘附及可擴(kuò)展性
圖4.圖案化PHEMA水凝膠膠的優(yōu)點(diǎn)
全文鏈接：https://www.pnas.org/content/early/2019/06/11/1818534116
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