https://bitly.su/rkPooaKh
https://bitly.su/1dWbET1Производители любят комбинировать необычные предметы для создания новых вещей. Для этого им необходимы сверхпрочные клеи и ленты чтобы удержать их вместе. Но иногда они хотят иметь возможность снова разобрать вещи.
Это была проблема, потому что обратимые клеи обычно не очень прочные. Клейкая штука может быть очень прочной и долговечной, как суперклей. Или она может быть менее липкой, но легко удаляется - подумайте о липкой ноте. Теперь, однако, исследователи создали клей многоразового использования и сверхпрочный.
Шу Ян работает в Университете Пенсильвании в Филадельфии. Ее команда описала свой новый суперклей 9 июля в сборнике трудов Национальной академии наук.
Как материаловед Ян использует физику, химию и машиностроение для создания новых типов изделий. В своей работе Ян часто находит вдохновение в новых материалах, основанных на структурах, существующих в природе.
В течение многих лет она работала над созданием клея, который не только хорошо держится, но и может быть разобран и повторно использован. Раньше работа имитировала крошечные волоски на ногах геккона. Несмотря на то, что материал легко не застрял, он не обладал прочным захватом. Ученые в лаборатории Янг продолжали искать что-то получше.
Что такое полимеры?
Однажды студентка в своей лаборатории играла с веществом, известным как гидрогель. Полимер, состоящий из повторяющихся цепочек не больших химикатов.
Именно этот гель становится мягким, когда он мокрый, что делает контактные линзы такими гибкими. Лаборатория Янг использовала его для изготовления различных конструкций в течение 10 лет. Ученик Гаоксианг Ву сделал рисунок на стеклянном слайде, а затем оставил его там.
Когда Ву вернулся, гидрогель затвердел и сильно застрял. Он потянул, вырвал и поцарапал, но ничто не отделило гель от стеклянной заслонки. Потом он добавил воды - и она сразу же отвалилась.
Эта находка вызвала любопытство у Янг и ее команды. Почему этот сухой гель было так трудно удалить? Они также поинтересовались, может ли что-либо в природе также сработать таким образом. И вскоре они обнаружили, что улитки образуют такую же липкую слизь.
В жаркий день улитки могут высохнуть. Чтобы предотвратить это, улитка находит хорошее место рядом с землей с большим количеством влаги. Там он прокачивает много слизи через отверстие на своей раковине.
Слизь просачивается над землей, заполняя любые щели. По мере высыхания слизь затвердевает. Это создает структуру, которая является одновременно защитной и адгезивной. Называемая прозвонкой, она герметизирует влажную улитку внутри своей оболочки, защищая ее от хищников, которые могли бы легко жевать на ней, если бы могли добраться до мяса внутри.
Когда вечером температура падает и влажность воздуха повышается, слизь ослабевает. Теперь свободны двигаться, улитка продолжает свой путь.
https://bitly.su/1dWbET1
Клейкая ситуация
Янг и ее команда связались с Анандом Джаготой. Он является биоинженером в Университете специализируется на мягких материалах и их адгезивных свойствах. Вместе исследователи изучили гидрогель и обнаружили, что он работает так же, как и улитка.
Когда гель был мокрым, он просачивался в каждый маленький уголок и щель, как слизь улитки. После высыхания материал стал твердым и стеклянным. Сейчас было почти невозможно добиться успеха.
Ключ, говорит Янг, в том, что гель очень мягкий, когда он мокрый. Она говорит, что это очень похоже на тонкие брызговики, которые прилипают к стене. Почти на каждой поверхности есть небольшие недостатки, замечает она.
Таким образом, при небольшом давлении гель может проникать во все те крошечные поры и пространства на поверхности, к которым он прилипает.
Для большинства клеев шероховатость поверхности является проблемой. Она отмечает, что это уменьшает контакт между клеем и поверхностью. Это делает клей менее липким. Но гидрогель заполняет эти крошечные щели, образуя прочное соединение.
Более того, гель не уменьшается по мере высыхания. Чтобы не отвлечься от этих неприятных моментов. Вместо этого, он держит свою форму, когда он становится стеклянным.
На самом деле, это ключ к тому, почему он так хорошо прилипает - он привязан к крошечным полостям. "Мы не могли отделить гель от субстрата, - говорит Янг. Неважно, какой инструмент они пытались использовать.
Держится крепко.Сильные клеи важны для производства вещей - например, для строительства автомобилей или самолетов. Поэтому команда хотела выяснить, насколько прочным был их новый клей.
Кевлар.
Чтобы выяснить, они сделали гель на одной стороне листа кремния. Они разрезали покрытый гелем кремний на мелкие кусочки, размером не более почтовой марки. Затем они приклеивали кусок на каждую сторону полосы из сверхпрочного металла.
Они приклеили другие квадраты голого кремния к одному концу каждой из двух кевларовых лент. (Кевлар - это прочный материал, используемый для изготовления пуленепробиваемых жилетов. Он не развалился бы во время тестирования.)
Наконец, команда добавила воды в гидрогель и прижала голые кремниевые пластины лент к обеим сторонам металлической полосы с гелевым покрытием. Когда он высох, кевларовые ленты были прочно прикреплены к металлу.
Команда Янга использовала гидрогелевый суперклей для крепления кевларовых лент (называемых сухожилиями) к металлической пластине. Они использовали эту установку для проверки прочности клея. Си-Вафер относится к чипсу из кремния.
Группа использовала гидрогель для крепления металлической полосы к передней части картотечного шкафа. Затем они повесили 4-килограммовый (8,8-килограммовый) вес на кевларовую ленту. Он крепко держался. Только когда команда добавила воды, гидрогель смягчился, позволив весу упасть на землю.
Гидрогель был даже сильнее суперклея. Иногда при добавлении веса использованный в установке суперклей высвобождался. Но гидрогель всегда держался крепко.
Новый суперклей настолько прочен, что два кусочка размером с почтовую марку могут выдержать взрослого человека.В заключительном тесте команда построила большой металлический каркас и приклеила на него ленту с гелевым покрытием с кевларовыми лентами.
Они прикрепили кевлар к обвязке, которую носил студент в лаборатории. Он осторожно поднял ноги с земли - и ждал. Полоса удержалась. Всего два куска геля размером с почтовую марку выдержали 87-килограммового (192 фунта) человека!
Новый клей "прекрасно имитирует реверсивный клеевой механизм, используемый в просветлении улиток", - говорит Диана Кей Холл. Является учёным в области материаловедения в Университете Фрибурга в Швейцарии.
По ее словам, вода - хороший выбор для того, чтобы сделать новый клей нетоксичным. Но вода медленно высыхает. Гидрогель высыхает дольше, чем многие другие сильные клеи. И вода не будет работать на многих производствах, отмечает она.
"Будет интересно посмотреть, можно ли настроить адгезию в материалах нового поколения не только с помощью воды, но и с помощью других триггеров", - говорит она. Например, тепло или свет могут сделать супер клей более пригодным для производства.