Новый японский клей можно включать и выключать по требованию

Ученые из Японии разработали новый клей, который можно включать и выключать по желанию. Для изготовления клея используется кофейная кислота, которая образует и разрушает поперечные связи под воздействием света различной длины волны. При облучении ультрафиолетовым светом с длиной волны 365 нанометров клей превращается в прочную пленку, которая держится при комнатной температуре с силой сцепления при сдвиге до 7,2 МПа.

Однако при облучении ультрафиолетовым светом с длиной волны 254 нм происходит разрушение сшивок, и клей возвращается в исходное состояние, что позволяет использовать его повторно, как новый. Исследователи внедрили в клей магнитные наночастицы, которые при приложении магнитного поля нагреваются, скрепляя клей с основой. Этот материал может найти широкое применение, позволяя легче разбирать изделия на составные части по истечении срока их службы и превращать их в новые продукты.

Разработка адгезивов - дело непростое, так как в ней приходится балансировать между двумя противоречивыми свойствами: насколько хорошо они держатся вместе и насколько легко отделяются друг от друга. При усилении одного свойства обычно жертвуют другим. Идеальный клей должен быть таким, который прочно держится во время использования, но может быть разделен по требованию, чтобы исправить ошибки или когда продукт больше не нужен.

Ученые из японского Национального института материаловедения (NIMS) разработали клей, который именно так и действует. Ключевой компонент - кофейная кислота, которая способна образовывать и разрушать сшивки под воздействием света различной длины волны. В данном случае специалисты изготовили полимер, содержащий кофейную кислоту, нанесли его на поверхность и облучили ультрафиолетовым светом с длиной волны 365 нанометров (нм). В результате полимер затвердевает в прочную пленку, которая держится при комнатной температуре с силой сцепления при сдвиге до 7,2 МПа.

Когда адгезия больше не нужна, пленку можно подвергнуть воздействию ультрафиолетового излучения с длиной волны 254 нм, которое разрушает сшивки и возвращает ее в исходное состояние. При этом пленка не оставляет следов на поверхности и не теряет своих адгезионных свойств, что позволяет использовать ее повторно, как новую.

Исследователи подвергли клей ряду испытаний, включая многократное сгибание образцов и поднятие груза весом 40 кг (88 фунтов), которые он выдерживал в течение 72 часов без каких-либо признаков разрушения. В других случаях клей использовался для ремонта треснувших силиконовых трубок, затем через них пропускалась вода под высоким давлением, и утечек не было.

В ходе последующих испытаний команда продемонстрировала, что этот материал можно использовать даже под водой. В клей были встроены магнитные наночастицы, которые при приложении магнитного поля нагреваются, скрепляя клей с основой.

По мнению специалистов, этот материал может найти широкое применение, позволяя легче разбирать изделия на составные части по истечении срока их службы и превращать их в новые продукты.

По словам доктора Эмре Кизилкана, постдокторанта факультета машиностроения Имперского колледжа Лондона, "разработка светочувствительного клея, который может активироваться и деактивироваться по требованию, является значительным прорывом, поскольку обеспечивает обратимый механизм склеивания, который может быть использован в различных областях, таких как производство, электроника и биомедицина".

Исследование опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.