3M也甘拜下風?研究人員受蝸牛黏液啓發尋求可複用的超強膠水_風聞
TechEdge科技边界-2019-06-19 22:24
過去一直有廠商推出可重複黏貼的產品,不論是便條紙,或者是萬用貼之類的,但這些產品都遠遠稱不上完美,其最大的賣點,也就是重複黏貼的功能,無法完全發揮作用。
但如今來自賓夕法尼亞大學和裏海大學的研究人員認為他們找到了最好的解答:蝸牛黏液的機制。
我們都知道,蝸牛通過不斷分泌黏液來避免身體乾燥,同時黏液也能作為幫助移動的介質。不只如此,蝸牛也通過這種黏液和其接觸的表面形成一種叫作epiphragm的黏合層進行固定,但同時又能保有可移動的特性。
蝸牛所分泌的黏液可以滲透入毛恐和表面不規則處,當變硬時,可以有效的固定住,這也是為什麼你嘗試要把一隻不動的蝸牛從黏着的表面上拔起來時非常困難。而當夜晚,環境變得潮濕,或者是蝸牛覺得休息夠了,而想要移動時,就會分泌更多黏液,或者是軟化黏液,使其黏着的特性轉為潤滑的特性。
過去像3M這種廠商曾推出號稱無痕的黏膠產品,但這類產品在重複可用性方面極差,通常只要用過再拆下就已經失去黏性。而環顧市場,真正可重複利用的黏膠產品基本上還沒出現。
而蝸牛黏液帶給研究人員全新的啓發。
可重複利用,和可靠的黏性向來是衝突的,也就是説,可重複沾黏,就會犧牲黏着力,而強調黏着力的,基本上不是依靠破壞性黏固,不然就是拆除後就完全失去黏性,沒有辦法做到可逆。
研究人員為了探索蝸牛黏液的特性,從蝸牛爬過的紙張上撕下了黏液的痕跡。材料科學與工程系和化學與生物分子工程系教授Shu Yang通過實驗,發現有一種聚合物製成的水凝膠聚甲基丙烯酸羥乙酯(pHEMA),這種通常被用在隱形眼鏡中的材質擁有類似蝸牛黏液的特性。
簡而言之,pHEMA在潮濕時呈橡膠狀,但在乾燥時呈剛性。事實上,當它乾燥時,它變得像塑料瓶蓋一樣僵硬。最重要的關鍵是,與大多數類似膠水的物質不同,當pHEMA乾燥時,它不會收縮並從表面上扯開,正是這種屬性與接觸物的表面形成令人難以置信的牢固結合。
而重新濕潤pHEMA之後,它就會失去黏性,從物體的表面脱離。一般而言,黏合強度與接觸面積有着負關連,也就是説,黏着的面積越大,就月有可能產生脆弱的結構。但pHEMA沒有這個問題。
為了證明這一理論,Jason Christopher Jolly(論文的共同第一作者)自願爬上由郵票大小的pHEMA粘合劑貼上的鞍具,而他倖存下來,並得以和大家分享這個故事。
理論上,使用基於pHEMA的黏劑可大幅提升相關應用的彈性,比如説汽車或傢俱裝配,使用傳統黏劑的話,黏着的工序可以隨意調整,而且不怕發生錯誤,而一般家用黏着,比如説廚房中的收納可以很方便的黏上牆壁或者是從牆壁上移除,黏劑本身強度也不會受影響。
當然,pHEMA並非完美,由於水分會造成黏性的逆轉,如果在充滿水氣的環境中使用,其黏着可靠性就會大大的受到影響。
目前該團隊仍努力找尋更多類似蝸牛黏液特性的聚合物,並且希望找到更不會受到環境影響的材質,使其能應用到更多情境中。