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(xué)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(gè)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(xué)家多年來一直試圖解決的問題。現(xiàn)在，賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員相信他們已經(jīng)解決了這個(gè)難題一個(gè)研究小組在賓夕法尼亞大學(xué)工程為首舒陽，在教授材料科學(xué)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(shí)現(xiàn)了在這個(gè)可逆的粘合性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)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(jì)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(shí)可能很麻煩，或膠帶，它更整潔，扁平，但粘合強(qiáng)度不太強(qiáng)。雖然膠水具有更強(qiáng)的附著力，但一旦涂抹，如果我們犯了錯(cuò)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(tuán)隊(duì)一直致力于解決這個(gè)問題，但主要使用壁虎作為材料仿生學(xué)的天然靈感。然而，她說，他們只能通過這項(xiàng)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(gè)項(xiàng)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(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)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(shí)呈橡膠狀，干燥時(shí)呈剛性 - 同時(shí)具有很強(qiáng)的粘合性。研究小組注意到，當(dāng)濕潤時(shí)，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(dāng)PHEMA干燥變得僵硬但沒有萎縮時(shí)，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(dǎo)致材料在干燥時(shí)硬化到空腔中，將其自身牢固地固定在表面上。

“當(dāng)材料干燥時(shí)，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(dāng)潮濕時(shí)，它會與表面貼合并變硬以將蝸牛固定到位。當(dāng)空氣變得更加潮濕時(shí)，epiphragm軟化并讓生物再次自由移動。

該團(tuán)隊(duì)對PHEMA水凝膠進(jìn)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(qiáng)89倍。

“當(dāng)它是保形和剛性時(shí)，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(fèi)力地滑落。“

研究人員表示，即使當(dāng)其中一名研究人員Jason Chirstopher Jolly從一個(gè)僅用一張郵票大小的膠粘劑上吊起的安全帶上吊起來時(shí)，它也能保持粘連。該團(tuán)隊(duì)在“美國國家科學(xué)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(qiáng)度，研究人員認(rèn)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(jī)器人系統(tǒng)和工業(yè)裝配。

然而，該材料也有其局限性，因?yàn)槠淇赡嫘允芩刂疲琘ang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(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是繼續(xù)努力設(shè)計(jì)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(jī)械性能，從而實(shí)現(xiàn)粘合，”她告訴我們。