3M也甘拜下风?研究人员受蜗牛黏液启发寻求可复用的超强胶水_风闻
TechEdge科技边界-2019-06-19 22:24
过去一直有厂商推出可重复黏贴的产品,不论是便条纸,或者是万用贴之类的,但这些产品都远远称不上完美,其最大的卖点,也就是重复黏贴的功能,无法完全发挥作用。
但如今来自宾夕法尼亚大学和里海大学的研究人员认为他们找到了最好的解答:蜗牛黏液的机制。

我们都知道,蜗牛通过不断分泌黏液来避免身体干燥,同时黏液也能作为帮助移动的介质。不只如此,蜗牛也通过这种黏液和其接触的表面形成一种叫作epiphragm的黏合层进行固定,但同时又能保有可移动的特性。
蜗牛所分泌的黏液可以渗透入毛恐和表面不规则处,当变硬时,可以有效的固定住,这也是为什么你尝试要把一只不动的蜗牛从黏着的表面上拔起来时非常困难。而当夜晚,环境变得潮湿,或者是蜗牛觉得休息够了,而想要移动时,就会分泌更多黏液,或者是软化黏液,使其黏着的特性转为润滑的特性。

过去像3M这种厂商曾推出号称无痕的黏胶产品,但这类产品在重复可用性方面极差,通常只要用过再拆下就已经失去黏性。而环顾市场,真正可重复利用的黏胶产品基本上还没出现。
而蜗牛黏液带给研究人员全新的启发。
可重复利用,和可靠的黏性向来是冲突的,也就是说,可重复沾黏,就会牺牲黏着力,而强调黏着力的,基本上不是依靠破坏性黏固,不然就是拆除后就完全失去黏性,没有办法做到可逆。
研究人员为了探索蜗牛黏液的特性,从蜗牛爬过的纸张上撕下了黏液的痕迹。材料科学与工程系和化学与生物分子工程系教授Shu Yang通过实验,发现有一种聚合物制成的水凝胶聚甲基丙烯酸羟乙酯(pHEMA),这种通常被用在隐形眼镜中的材质拥有类似蜗牛黏液的特性。
简而言之,pHEMA在潮湿时呈橡胶状,但在干燥时呈刚性。事实上,当它干燥时,它变得像塑料瓶盖一样僵硬。最重要的关键是,与大多数类似胶水的物质不同,当pHEMA干燥时,它不会收缩并从表面上扯开,正是这种属性与接触物的表面形成令人难以置信的牢固结合。
而重新湿润pHEMA之后,它就会失去黏性,从物体的表面脱离。一般而言,黏合强度与接触面积有着负关连,也就是说,黏着的面积越大,就月有可能产生脆弱的结构。但pHEMA没有这个问题。
为了证明这一理论,Jason Christopher Jolly(论文的共同第一作者)自愿爬上由邮票大小的pHEMA粘合剂贴上的鞍具,而他幸存下来,并得以和大家分享这个故事。
理论上,使用基于pHEMA的黏剂可大幅提升相关应用的弹性,比如说汽车或家具装配,使用传统黏剂的话,黏着的工序可以随意调整,而且不怕发生错误,而一般家用黏着,比如说厨房中的收纳可以很方便的黏上墙壁或者是从墙壁上移除,黏剂本身强度也不会受影响。
当然,pHEMA并非完美,由于水分会造成黏性的逆转,如果在充满水气的环境中使用,其黏着可靠性就会大大的受到影响。
目前该团队仍努力找寻更多类似蜗牛黏液特性的聚合物,并且希望找到更不会受到环境影响的材质,使其能应用到更多情境中。