【智惠農民】還能這樣“貼貼”？研究發(fā)現一類新型可降解粘合劑

近日，中國農業(yè)科學院麻類研究所可降解材料開發(fā)與利用團隊聯合國內其他高校，利用超分子聚合的方法，制備出一系列粘附性能好、使用范圍大的粘合材料，并可將其作為3D打印材料。這些可降解粘合材料不僅粘附效果高于同類型材料，而且在應用上提供了一種新思路。相關研究成果在線發(fā)表在《化學工程雜志(chemical engineering journal)》和《先進科學(advanced science)》上，并獲得國家發(fā)明專利授權。

粘合劑在日常生活、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車工業(yè)、航天航空等領域有著普遍應用，隨著環(huán)保意識的提升，開發(fā)環(huán)保型可生物降解粘附材料已成為一項重要的研究課題。現有粘合劑普遍存在粘附效果不佳的問題，特別是在極端環(huán)境下效果更差。

研究人員利用分子識別和超分子聚合的策略，合成了一系列具有同時耐高低溫的粘合劑，這些粘合劑在高溫150°C時強力達到了5.18 兆帕，在低溫-196°C達到了9.52兆帕。通過對其機理進行研究，研究人員在較寬的溫度范圍內(-80~150°C) 成功實現了對粘附行為的實時和定量監(jiān)測。使用定制設備，可輕松監(jiān)測粘附持續(xù)、衰減和失效時間。重要的是，粘附故障被可視化并無線報警。這項工作制備了一類可同時耐高低溫、粘附效果好的粘附材料，同時也為粘附效果的監(jiān)測提供了新思路。

可同時耐高溫和耐低溫的粘合劑的制備及應用

為進一步擴大粘附材料應用范圍，研究人員在上述研究基礎上，以天然小分子硫辛酸為材料，利用它的熱響應開環(huán)聚合特性，形成聚硫辛酸，制備了基于聚硫辛酸的新型粘合劑。基于該粘合劑的時間依賴自增強效應，將其應用在熱熔沉積的3D打印中。通過聚硫辛酸的3D打印，完全實現了不同尺度上的模型形成。3D打印后，聚硫辛酸打印的模型隨著時間的推移表現出機械增強的特征，研究表明這是由聚硫辛酸和硫辛酸的微觀自組裝引起的。這項工作實現了微觀層面的自組裝和宏觀層面的自組裝有機結合。該研究也為粘合材料的可控制造和機械增強提供了一種可行的方法，為下一代功能粘合材料的應用開辟了道路。

該研究得到國家自然科學基金、中國農業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程、國家麻類產業(yè)技術體系等項目資助。

聚硫辛酸3D打印新材料

科普中國智惠農民

學術支持

中國農業(yè)科學院麻類研究所

制作

光明網科普事業(yè)部

記者

宋雅娟 謝蕓