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科技日報(bào)記者 馬愛平
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所可降解材料開發(fā)與利用團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)其他高校，利用超分子聚合的方法，制備出一系列粘附性能好、使用范圍大的粘合材料，并可將其作為3D打印材料。這些可降解粘合材料不僅粘附效果高于同類型材料，還在應(yīng)用上提供了一種新思路。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《化學(xué)工程雜志》(chemical engineering journal)和《先進(jìn)科學(xué)》(advanced science)上，并獲得國家發(fā)明專利授權(quán)。
粘合劑在日常生活、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車工業(yè)、航天航空等領(lǐng)域有著普遍應(yīng)用，隨著環(huán)保意識的提升，開發(fā)環(huán)保型可生物降解粘附材料已成為一項(xiàng)重要的研究課題?，F(xiàn)有粘合劑普遍存在粘附效果不佳的問題，特別是在極端環(huán)境下效果更差。
研究人員利用分子識別和超分子聚合的策略，合成了一系列具有同時(shí)耐高低溫的粘合劑，這些粘合劑在高溫150°C時(shí)強(qiáng)力達(dá)到了5.18兆帕，在低溫-196°C達(dá)到了9.52兆帕。通過對其機(jī)理進(jìn)行研究，研究人員在較寬的溫度范圍內(nèi)(-80~150°C) 成功實(shí)現(xiàn)了對粘附行為的實(shí)時(shí)和定量監(jiān)測。使用定制設(shè)備，可輕松監(jiān)測粘附持續(xù)、衰減和失效時(shí)間。重要的是，粘附故障被可視化并無線報(bào)警。這項(xiàng)工作制備了一類可同時(shí)耐高低溫、粘附效果好的粘附材料，同時(shí)也為粘附效果的監(jiān)測提供了新思路。
可同時(shí)耐高溫和耐低溫的粘合劑的制備及應(yīng)用
為進(jìn)一步擴(kuò)大粘附材料應(yīng)用范圍，研究人員在上述研究基礎(chǔ)上，以天然小分子硫辛酸為材料，利用它的熱響應(yīng)開環(huán)聚合特性，形成聚硫辛酸，制備了基于聚硫辛酸的新型粘合劑?；谠撜澈蟿┑臅r(shí)間依賴自增強(qiáng)效應(yīng)，將其應(yīng)用在熱熔沉積的3D打印中。通過聚硫辛酸的3D打印，完全實(shí)現(xiàn)了不同尺度上的模型形成。3D打印后，聚硫辛酸打印的模型隨著時(shí)間的推移表現(xiàn)出機(jī)械增強(qiáng)的特征，研究表明這是由聚硫辛酸和硫辛酸的微觀自組裝引起的。這項(xiàng)工作實(shí)現(xiàn)了微觀層面的自組裝和宏觀層面的自組裝有機(jī)結(jié)合。該研究也為粘合材料的可控制造和機(jī)械增強(qiáng)提供了一種可行的方法，為下一代功能粘合材料的應(yīng)用開辟了道路。
聚硫辛酸3D打印新材料
該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程、國家麻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目資助。
(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所供圖）
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