video: Human-scale load bearing test showing an adult human male weighing ~ 87 kg supported by two adhesive films in a double-lap configuration. view more
Credit: Movie courtesy of Shu Yang.
科研人员报告了受到蜗牛启发的一种可逆的超强的基于水凝胶的粘合剂。商品粘合剂或者像强力胶那样强而不可逆，或者像压敏胶带那样弱而可逆。某些受到生物启发的粘合剂，诸如维可牢尼龙搭扣，既强又可逆，但是它们需要在两个表面上有互锁的结构用于粘合。为了制造一种可以在一大批表面上工作的强而可逆的粘合剂，Shu Yang、Anand Jagota及其同事构造了一种水凝胶，利用了来自蜗牛的灵感，结合了液体和固体粘合剂的想要的属性。蜗牛在粗糙不平的表面滑动，分泌出提供牵引力的黏液。随着这些黏液干燥硬化，它的剪切模量从100 Pa上升到了1 GPa，导致了一种称为盖膜的结构，它把蜗牛胶合在表面上。这组作者开发出了一种由聚（2-羟乙基甲基丙烯酸甲酯）（PHEMA）制成的可逆的水凝胶，它可以在光滑和粗糙的表面上工作，粘合强度达到了 892 N/cm2，这可以与强力胶相提并论。与蜗牛的盖膜类似，这种凝胶在它柔软、湿润的状态的时候会变形，从而适应、附着在目标表面上。在干燥过程中，这种凝胶收缩，变得像玻璃一样，与表面互锁，它的剪切模量增加了3个数量级，到了大约2.3 GPa。让这种凝胶重新水合，释放了储存的能量，恢复了这种凝胶的最初形状，并且让分离加速��这个物理属性称为�形状适应与记忆�。这组作者通过把这种水凝胶涂在一个附着于凯夫拉胶带制成的一个腱的硅骨干上 ，从而扩大了这种粘合剂。这组作者仅仅使用了这种水凝胶的一对2 cm2的样本，就证明了一名体重87 kg的成年男性可以用这种粘性悬吊装置挂起来。此外，这组作者使用了一种有结构的聚（2-羟乙基甲基丙烯酸甲酯）（PHEMA）凝胶垫剥离了闪蝶的翅膀鳞片，而没有破坏鳞片的脆弱的微结构��这个任务对于液体胶太脆弱了。这组作者说，这种聚（2-羟乙基甲基丙烯酸甲酯）（PHEMA）水凝胶可以扩大规模并且加以化学修改，从而用于一批应用。
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Journal
Proceedings of the National Academy of Sciences