Склеивание различных поверхностей материала чрезвычайно важно в широком диапазоне применений от электроники до биомедицины, но трудно найти связующее вещество, которое работает мгновенно в сырых или влажных условиях. Однако с недавних пор команда исследователей полагает, что они придумали универсальный адгезив который работает как в воздухе, так и под водой.
Адгезив представляет собой простую смесь равных количеств жидких и твердых полимеров, говорит Чандра Сехар Тивари из Университета Райса (США) и Индийского института технологии, который руководил исследованиями совместно с Пуликэлем М. Аджайаном и коллегами из Университета штата Пенсильвания, компании Bruker Nano Surfaces, Государственного университета Кампинаса (Бразилия), Университета штата Техас Долина Рио-Гранде, Медицинского колледжа Baylor и Исследовательской лаборатории армии США в Адельфи. При смешивании вместе жидкие полидиметилсилоксаны (ПДМС) проникают между твердыми частицами политетрафторэтилена (ПТФЭ) диаметром около 200 нм, связывая два полимера вместе.
«Сильная разница электроотрицательности на границе раздела между двумя полимерами, в основном между атомами фтора в ПТФЭ и атомами водорода в ПДМС, вызывает сильные и перестраиваемые диполь-дипольные взаимодействия, ответственные за сцепление (когезию) между этими двумя материалами», – объясняет Тивари.
Химическое сродство между двумя полимерами связывает их вместе независимо от условий, в отличие от многих других адгезивов, которые исходят из структурирования поверхности, химического сшивания (образования сетчатого полимера) или модификации (изменения свойств) поверхности и оказываются под неблагоприятным воздействием влаги. Кроме того, большая разность электроотрицательности стимулирует диполь-дипольные взаимодействия между двумя полимерами, которые позволяют вновь использовать адгезив несколько раз.
Жидкий компонент адгезива смачивает поверхности очень эффективно, чтобы максимизировать площадь поверхности, доступную для химии межфазных процессов между двумя компонентами, и устранять необходимость во времени отверждения. Подход работает с широким спектром как похожих, так и разных материалов от стекла, металлов и керамики до бумаги и биоматериалов. Полученные механические свойства соединений также впечатляют.
«Адгезив обладает замечательной способностью восстанавливаться под напряжением, почти мгновенно прилипает к широкому спектру материалов и работает как на воздухе, так и в воде», – говорит Тивари. «Насколько нам известно, впервые адгезив выполняет все пять условий: простота, восстановление, мгновенность, универсальность и амфибийность».
Этот простое, эффективное и многоразовое связующее вещество может быть уже практичным для применения в широком спектре – от электроники до медицины, особенно в последней сфере, где разработанное средство может обеспечить быструю адгезию между биологическими материалами.
«На данный момент, нам не известно о каких-либо недостатках, которыми обладал бы этот адгезив [и] биомедицинские компании [уже] проявляют интерес для применения в медицинских областях», – добавляет Тивари.
