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遇水即粘:“新型水中万能胶”研制成功

传统黏合剂在水中实施黏结时会被基质表面的水化层阻隔,由此极大地降低了黏合剂的黏附作用。天津大学刘文广教授团队通过仿生技术设计了一种水促发的新型超支化聚合物通用黏合剂(HBPA)。该黏合剂最大特点在于遇水即粘,打破了水化层的限制,可应用于多种材质的黏合,堪称“水中万能胶”。该研究工作日前在线发表在材料领域权威期刊《先进材料》(Advanced Materials)上,并且获得国家自然科学重点基金的资助。

HBP粘黏合剂水下粘黏附的机理示意图(图片由天津大学提供)

在海边,我们不难见到牢牢黏在礁石上的贻贝。贻贝之所以能够牢牢地“生长”在礁石上得益于贻贝分泌的黏附足丝蛋白等物质。近年来,仿足丝蛋白黏合剂引起了科研人员的广泛关注,但研制出不需外界刺激,可在水中直接施工,并能产生强力黏附的水下黏合剂依然存在很大挑战。刘文广教授团队研制的水促发的新型超支化聚合物通用黏合剂(HBPA),其结构同时具有疏水骨架和亲水官能团,可以完全在水下(包括海水、酸碱度为3-11的水介质)中使用操作,不需要任何外界刺激,并且无论对塑料和橡胶,还是对金属、玻璃等基质,以及表面能差异较大的基材,都表现出了良好的黏附效果。由于“不怕水”的独特性能,该新型黏合剂可用作临时快速修补水下破裂的管道或容器等。

刘文广教授表示,相较于传统固态黏合剂,此类黏合剂为液体,具有可注射性,并且其中的酯键可以水解,因此还适于在人体内的快速止血、人体内破裂组织的黏合。该黏合剂体系中利用模块化反应引入长链烷基胺,可在血液环境中快速发生凝聚,在出血部位形成一层黏附膜作为一种物理屏障防止血液再次渗出,实现对动脉血管以及深度不规则伤口的快速止血。

除此之外,在我们日常生活中,该超支化聚合物黏合剂遇水固化后,产生的强黏合力,可用于粘接木质、陶瓷、铁片、玻璃等材质。并且相较传统黏合剂,该液体黏合剂不存在毒性有机溶剂的挥发问题,是一种新型环保黏合剂。

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