Традиционные клеи создают прочные, но неразрушимые связи, что делает их одноразовыми. Решение этой многолетней задачи нашли исследователи из Университета Осаки, разработавшие принципиально новый полимерный клей с обратимой адгезией. Результаты их работы, опубликованные в авторитетном журнале Advanced Materials, обещают перевернуть представления о склеивании.
Секрет инновации кроется в использовании обратимых химических связей, которые можно целенаправленно разрывать и восстанавливать. За основу была взята химия комплексов «хозяин-гость», где крупная молекула-«хозяин» имеет полость, в которую встраивается, подобно ключу, меньшая молекула-«гость». Однако главной трудностью было заставить громоздкие полимерные цепи эффективно образовывать такие связи на границе соприкосновения материалов. Как объясняет ведущий автор исследования Кендзи Ямаока, молекулы полимеров малоподвижны, что затрудняет создание обратимой адгезии в таких системах.
Чтобы преодолеть это ограничение, научная группа сфокусировалась на температуре стеклования — ключевом параметре для полимеров. При достижении этой температуры цепочки полимеров переходят из жесткого стеклообразного состояния в более подвижное. Исследователи создали два специальных полимера, способных к образованию комплексов «хозяин-гость», и точно настроили их температуру стеклования. Это обеспечило молекулам необходимую свободу движения для встречи друг с другом и формирования обратимых связей.
Старший автор работы Есинори Такашима отмечает, что управление адгезией стало возможным путем контроля температуры или добавления и удаления определенных химических веществ. Эти действия приводят к разрушению и последующему восстановлению молекулярных комплексов, что на практике означает легкое отслаивание и повторное склеивание материалов по требованию.
Ранее ученые представили «клеевой пистолет» для починки сломанных костей.
