新型仿生膠水更持久
在日常生活中漿糊、膠水等是最常用的黏合劑,若沒有黏合劑,現代人類生活的大部分,包括手機、汽車、家具、牆壁和送到家門口的包裹,都會散架。然而,這些黏合劑的問題就在於,它們不可長期持續。美國一所高校大學的化學家團隊希望用一種完全可持續的新黏合系統來改變這一點。受貝類動物啟發,他們開發出一種更堅固、更可持續的新型膠水。
近幾十年來,汽車、電子等行業的發展對黏合劑的性能提出了更高的要求,一系列具有耐高溫等性能的特種黏合劑相繼問世。美國高校教授喬納森表示,從水肺潛水(即指潛水員自行攜帶水下呼吸系統所進行的潛水活動)經歷到在實驗室研究貝類,團隊從自然世界中汲取靈感,開發了一種無毒環保的黏合劑,可作為傳統有毒、難降解黏合劑的替代品。
喬納森表示,黏合劑是將兩種材料通過介面的粘附和內聚強度連接在一起的物質,對被粘結物的結構不會有顯著的變化,並賦予膠結面以足夠的強度。當前的黏合劑造成了各種各樣的環境問題,幾乎所有的黏合劑都是以石油為基礎的,無法降解且不可回收。這些黏合劑中的揮發性石油化學物質可能是有毒的,例如建築材料膠合板,它是由木片和基於甲醛的黏合劑黏合在一起形成的。新房釋放出甲醛,會使居民暴露在容易致癌的物質中。此外,被丟棄的黏合劑產品可存在幾個世紀,還會產生微塑膠,污染海洋。
研究團隊的實驗室分析了貽貝和牡蠣等海洋動物,在對一系列不同的生物來源和可持續成分開展實驗後,研究團隊確定將環氧大豆油作為主要成分。他們將其添加到蘋果酸中,接着加入了單寧酸。這三種成分加在一起,就有了類似貽貝將自己附着在岩石上的物質成分,形成了一種廉價、有效、可擴展、實用且完全可持續的黏合劑。
團隊表示,新型黏合劑中所有成分都是基於生物的,具有很好的安全性,而且很容易製造,基本上只需要混合和加熱這些成分。其他生物基化合物也可與環氧化大豆油一起使用,從而產生一系列新的可持續黏合劑。
為了測試這種黏合劑的性能,研究團隊表示,工作人員將木材、塑膠或金屬黏合在一起,再使用一種儀器來破壞這種黏合以測量黏合力。經過多輪測試顯示,在大多數情況下,新黏合劑表現良好,有時性能甚至超過了強力膠等有毒黏合劑。下一步,將對這款新黏合劑作綜合分析評估,後續將推出市場。
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