科学探索|科学家改造SEBS塑料成强力粘合剂 可黏住300磅重物

【科学探索|科学家改造SEBS塑料成强力粘合剂 可黏住300磅重物】氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)是一种在家庭环境中广泛应用的塑料材质,而科学家通过修补它的化学结构,成功让它升级为一种可重复使用的粘合剂,并具有独特和巨大的前景 。一小块物质可以用来黏住大约 300 磅(136 公斤)的重量,研究人员声称它是科学上已知的最坚韧的材料之一 。

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SEBS 在家庭环境中应用广泛,可以在牙刷、车把柄和尿布中找到,美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)的科学家们通过对其化学结构进行调整,使其具备了强大的新功能 。
科学家通过称之为动态交联(dynamic crosslinking)的过程实现,该过程能够使通常不相容的材料发生桥接 。科学家们利用这一技术,在被称为硼酸酯(boronic esters)的化合物的帮助下,将二氧化硅纳米颗粒和聚合物结合起来,形成了一种他们称之为 SiNP 的新型交联复合材料 。硼酸酯是该粘合剂可重复使用的关键,因为它们使交联键能够反复形成和断开 。
主要作者 Md Anisur Rahman 说:“一个基本的发现是,SEBS 上的硼酸酯可以与 SiNP 上的羟基--氧和氢--重新排列键,以适应苛刻工作的特性 。我们还发现与各种具有羟基的表面形成类似的可逆硼酸酯键” 。

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这些交联键实际上在这种新型材料内部发生了变化,这使得它能够强有力地粘附在表面上,足以让一平方厘米的材料撑起大约 300 磅的重量 。研究人员还进行了韧性测试,他们试图通过力量来分离材料,这种材料的性能已经脱胎换骨,超过了他们在研究中测试的所有市售粘合剂 。科学家们说,强度和延展性的结合使其成为有史以来最坚韧的材料之一 。
ORNL 科学家和通讯作者 Tomonori Saito 说:“强韧的粘合剂很难设计,因为它们需要结合通常不兼容的软硬特征 。挑战一直是在不牺牲强度的情况下增加你在柔性材料中得到的韧性 。我们的方法使用动态化学键来开发一种新型的粘合剂,具有目前材料中所没有的显著特性” 。