Учёные из Национального института материаловедения в Японии разработали инновационный клей, который, по сути, можно включать и выключать по команде. А точнее, материал становится липким при облучении светом одной длиной волны и теряет адгезивные свойства при другой, что существенно упрощает его монтаж и демонтаж в различных условиях, в том числе и под водой.
Создание адгезивного материала – это всегда борьба между двумя противоречащими параметрами: насколько легко он склеивается и насколько просто расклеивается. Как правило, при упоре на один параметр другим приходится пожертвовать. В идеале клей должен сохранять адгезивность в процессе эксплуатации и не препятствовать разделению склеенных элементов, когда объект утратил актуальность или нуждается в коррекции сборки. Похоже, японским учёным удалось создать именно такой материал. Исследователи из Национального института материаловедения разработали клей, в состав которого входит кофейная кислота – органическое соединение, способное образовывать и разрывать перекрёстные связи под влиянием световых волн различной длины.
Инновационный клей представляет собой полимер с включениями кофейной кислоты. Чтобы активировать его адгезивные свойства, необходимо нанести материал на поверхность и подвергнуть его ультрафиолетовому излучению с длиной волны 365 нм. Таким образом он застывает, образуя крепкую плёнку, которая сохраняет адгезивные свойства при комнатной температуре и имеет адгезионную прочность на сдвиг до 7,2 МПа. Когда нужно разделить склеенные элементы, клей необходимо облучить ультрафиолетом с длиной волны 254 нм. Под влиянием УФ-излучения перекрёстные связи в толще материала разрушаются, и он возвращается в начальное состояние. При этом он не оставляет следов на обрабатываемой поверхности, но и не теряет адгезивных свойств, а значит, его можно использовать повторно без ухудшения характеристик.
В рамках тестирования материала в лаборатории учёные провели несколько экспериментов, которые позволили испытать клей в самых разнообразных условиях. К примеру, они всячески пытались разорвать склеенные элементы, изгибали и скручивали их, а также подвешивали на них грузы. Так, клей удерживал груз весом в 40 кг на протяжении 72 часов, по прошествии которых учёные не обнаружили следов нарушения его структуры. Кроме того, исследователи латали клеем треснутые и даже полностью разрезанные силиконовые трубки и пускали по ним воду под высоким давлением, но так и не обнаружили утечек жидкости. Последующие тесты испытают возможность применения данного материала под водой. Помимо стандартного способа активации и дезактивации клея при помощи УФ-излучения, учёные планируют поэкспериментировать с магнитными наночастицами, которые также могут «включать» и «отключать» перекрёстные связи кофеиновой кислоты в полимере за счёт воздействия магнитного поля.
Исследователи считают, что подобный материал может найти применение во множестве отраслей, существенно упрощая как процесс сборки, так и утилизации составных элементов по окончании периода эксплуатации продукта.
Источник: Bio-Inspired Adhesive with Reset-On Demand, Reuse-Many (RORM) Modes / Siqian Wang, Wei Hsun Hu, Yasuyuki Nakamura, Nanami Fujisawa, Ane Eline Herlyng, Mitsuhiro Ebara, Masanobu Naito