水下智能胶水从粘到不需要一个小的电击

时间:2020-04-19 17:37 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

水下智能胶水从粘到不需要一个小的电击

密歇根科技大学的生物医学工程师们只需轻轻一击电流,就能在七秒钟内将水下智能胶水原型机从粘稠状态变为不粘稠状态。

开启和关闭粘着剂是使胶水变聪明的方法。在露天做这件事是一回事,在水下做就完全是另一回事了。受自然的启发,儿茶酚是模仿贻贝分泌的湿但仍然有粘性的蛋白质的合成化合物,为在水中工作的智能粘合剂提供了希望。这项技术可以帮助制造水下胶水、伤口敷料、假肢附件,甚至制造汽车零部件和其他制造业。

水下智能胶水从粘到不需要一个小的电击

密歇根理工大学生物医学工程副教授Bruce Lee是海军研究办公室(ONR)青年研究员项目(YIP)的成员,他展示了如何使用pH值来制作智能水下粘合剂。与博士研究员Saleh Akram Bhuiyan一起,Lee开发了一种新的方法,使用电流来关闭含有儿茶素的物质的粘附。

研究小组的发现发表在《美国化学学会杂志》上,并详细介绍了这一过程中最困难的部分。创建一个可重复的接触力学测试,可以衡量前后的粘附电流。

许多人一直在用邻苯二酚来模仿贻贝和它们的黏附蛋白,但用电来灭活是一种新方法。李说。它比我们以前使用的pH值更方便,而且应该更容易与电子设备集成,这意味着分离可以自动化,只需按一个按钮就可以完成。

用于智能胶水的儿茶酚

有一天,邻苯二酚粘合剂可能有助于将设备附着在潜艇的外壳上,但在水下呼吸器中测试原型机并不是新技术诞生的方式。相反,Lee和Bhuiyan需要在一个小的实验室空间中控制一组变量。虽然听起来很简单,但是让电流通过一种材料并检查它的粘性实际上是非常困难的。

Bhuiyan开发了一种装置,使用一个钛球和一个铂丝电极,将电刺激作用施加到在盐水存在时与球接触的粘合剂上。这种方法使得通过电线、胶水和球体来控制电压以及周围海水的盐度变得容易。当前运行的时间量也很重要。随着时间、电压和盐的增加,邻苯二酚类胶粘剂氧化程度越高,胶粘剂的强度越低。如果有足够强的电压,胶水在7秒钟内就会脱落。

水下智能胶水从粘到不需要一个小的电击

它的新颖之处在于它是电力的应用,而且拆卸和拆卸的时间短。下榻的饭店。我发现这个实验最不寻常的地方是颜色的变化。一开始是白色的,当我通电时,材料就失活了,它被氧化,变成红色。我们真的很想看到那种红色。

研究的下一步将是把红色变回白色。智能胶水的特点不仅是使粘着剂失去活性,还能将其重新激活。Lee和他的博士研究生Ameya Narkar通过和pH的合作完成了这一壮举,这为他们赢得了Bhakta Rath研究奖,Bhuiyan希望将这一研究成果应用到电流的使用上。

从无痛绷带到水下胶水,从汽车齿轮到假肢,含有儿茶酚的粘合剂是多功能和有前途的材料。

参考文献:含儿茶酚胶粘剂的电化学原位失活作者:Saleh Akram Bhuiyan, James D. Roland, Bo Liu, Max Reaume, Zhongtian Zhang, Jonathan D. Kelley和Bruce P. Lee, 2020年2月11日,美国化学学会期刊。

DOI: 10.1021 / jacs.9b11266

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