Суперклей многократного использования на основе природных качеств или своеобразную «химическую велькро» (ленту-липучку), придумали специалисты из компании «General Motors». Новинка имеет ряд преимуществ перед похожими разработками, но при этом обладает и некоторыми ограничениями в применении.
На создание необычного материала группу исследователей под руководством Тао Се (Tao Xie) вдохновили липкие ленты, имитирующие крепление лап геккона к различным поверхностям.
- Изображение поверхности полимера полученное с помощью атомно-силового микроскопа
Новый материал состоит из полимера с памятью формы, твёрдого пластика, который становится эластичным при нагревании до 68 °C, и слоя полимера с разветвлённой структурой. В составе второго присутствуют молекулы, которые могут создавать прочные водородные связи друг с другом.
Однако созданию связей между двумя кусками таких «бутербродов» необходимо немного поспособствовать (твёрдые полимеры образуют плохой контакт). Для этого специалисты GM нагревают и сжимают составляющие между собой. В результате формируются миллионы водородных связей, которые «схватывают» место соединения поверхностей. Затем по мере охлаждения полимеры затвердевают.
Сила адгезии (прилипания) нового материала составляет семь ньютонов на квадратный миллиметр. По заверениям Technology Review, лучший из созданных ранее «гекконовских» клеев может выдержать в семь раз меньшую нагрузку.
Современные суперклеи обладают гораздо более впечатляющими характеристиками. Однако новинка от GM имеет одно неоспоримое преимущество: будучи крепко соединёнными в охлаждённом состоянии, куски материала легко расклеиваются при нагревании.
Исследователи установили, что после двух циклов прилипания-отлипания «химическая велькро» теряет около одной трети прочности сцепления (этот показатель, мягко говоря, не самый лучший — эффективный материал должен показывать хотя бы сотню циклов при сохранении той же силы адгезии).
- Память формы позволяет восстановить вид деталей после нагревания. Здесь показана схема образования связей между двумя кусками полимеров (иллюстрация Langmuir)
Учёные уже придумали необычное применение своей новинке. Например, Се предлагает использовать своё детище для создания автомобилей по индивидуальному заказу. Другие исследователи уверены, что полимер хорошо подошёл бы для скрепления деталей компьютеров и прочей электроники, что, по их мнению, облегчило бы процесс переработки таких устройств.
Впрочем, здесь не стоит забывать, что «химическая велькро» работает только до определённой температуры, а потому её применение весьма ограничено. Другие варианты использования: скрепление деталей мебели, игрушек и даже составляющих комнат (под нужды офиса или отеля).
Источники:
«Нанотехнологии России», technologyreview.com
