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美研发水下智能粘合剂 施加电流7秒就可消除粘性

发布时间:2020-03-13 06:32内容来源:网络整理 点击:

  据外媒报道,美国密歇根理工大学(Michigan Technological University)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性状态变成不具粘性。

  让胶水变得智能的方法是能够自如启用和消除粘性,在露天环境下能够顺利做到,但是在水下做到却是另一回事。受自然启发,密歇根理工大学研究人员发现儿茶酚是一种合成复合物,模仿了贻贝分泌的虽然湿润但具粘性的蛋白质,为研发在水下工作的智能粘合剂提供了基础。该技术有助于用于制造水下胶水、伤口敷料、假肢附件、甚至汽车零部件以及用于其他制造业。

  密歇根理工大学生物医学工程系副教授Bruce Lee是海军研究办公室(ONR)青年研究员项目(YIP)的一员,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合作,Lee研发了一种新方法,使用电流来启用和消除含有儿茶酚的物质的粘性。

  该研究小组创建了一种可重复的接触力学测试,可以测量施加电流前后,粘合剂的粘性程度。

  Lee表示:“很多人都在使用儿茶酚模仿贻贝及贻贝的粘性蛋白质,但是采用电来消除其粘性是一种新方法。此种方法比我们之前采用的pH值方法更方便,而且应该更容易与电子设备集成,意味着也可以自动将其与电子设备分离,就像按下按钮一样简单。”

  未来,儿茶酚粘合剂可能有助于将设备粘附到潜艇的外壳上,但是无法在水下呼吸器中测试原型。相反,Lee和Bhuiyan需要在实验室中控制一组变量,虽然听起来很简单,但是让电流通过一种材料,并检查其粘性实际上是非常困难的。

  Bhuiyan研发了一种装置,采用了一个钛球和一个铂丝电极,对粘合剂实施电流刺激,该粘合剂在盐水中与该钛球接触。此种方法可以很容易地控制电线、胶水和钛球的电压,以及控制盐水的盐度。电流运行的时间长度也很重要,随着时间、电压和盐度的增加,儿茶酚粘合剂的氧化程度也会增加,粘性也会变得更弱。如果电压足够强,胶水在7秒钟之内就会脱落。

  Bhuiyan表示:“此种方法的新奇之处在于电流的使用以及很短时间就可让胶水脱落。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,当通电后,材料的粘性就会消失,被氧化成红色。”

  研究的下一步是将红色变回白色,智能胶水的特点不仅是使粘合剂失去粘性,还需要让其重新具备粘性。Lee与博士研究生Ameya Narkar通过利用pH值实现了这一点。

  从无痛绷带到水下胶水,从汽车齿轮到假肢,含儿茶酚的粘合剂都是一种多功能且具有前景的材料。(文中图片均来自密歇根理工大学)(作者:余秋云)

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