密西根理工大學研發水下智能粘合劑 施加電流7秒就可消除粘性

2020-12-08 騰訊網

蓋世汽車訊 據外媒報導，美國密西根理工大學（Michigan Technological University）的生物醫學工程師們只需輕輕一擊電流，就能在七秒鐘內將水下智能膠水原型機從粘性狀態變成不具粘性。

讓膠水變得智能的方法是能夠自如啟用和消除粘性，在露天環境下能夠順利做到，但是在水下做到卻是另一回事。受自然啟發，密西根理工大學研究人員發現兒茶酚是一種合成複合物，模仿了貽貝分泌的雖然溼潤但具粘性的蛋白質，為研發在水下工作的智能粘合劑提供了基礎。該技術有助於用於製造水下膠水、傷口敷料、假肢附件、甚至汽車零部件以及用於其他製造業。

密西根理工大學生物醫學工程系副教授Bruce Lee是海軍研究辦公室（ONR）青年研究員項目（YIP）的一員，他展示了如何使用pH值來製作智能水下粘合劑。與博士研究員Saleh Akram Bhuiyan合作，Lee研發了一種新方法，使用電流來啟用和消除含有兒茶酚的物質的粘性。

該研究小組創建了一種可重複的接觸力學測試，可以測量施加電流前後，粘合劑的粘性程度。

Lee表示：「很多人都在使用兒茶酚模仿貽貝及貽貝的粘性蛋白質，但是採用電來消除其粘性是一種新方法。此種方法比我們之前採用的pH值方法更方便，而且應該更容易與電子設備集成，意味著也可以自動將其與電子設備分離，就像按下按鈕一樣簡單。」

未來，兒茶酚粘合劑可能有助於將設備粘附到潛艇的外殼上，但是無法在水下呼吸器中測試原型。相反，Lee和Bhuiyan需要在實驗室中控制一組變量，雖然聽起來很簡單，但是讓電流通過一種材料，並檢查其粘性實際上是非常困難的。

Bhuiyan研發了一種裝置，採用了一個鈦球和一個鉑絲電極，對粘合劑實施電流刺激，該粘合劑在鹽水中與該鈦球接觸。此種方法可以很容易地控制電線、膠水和鈦球的電壓，以及控制鹽水的鹽度。電流運行的時間長度也很重要，隨著時間、電壓和鹽度的增加，兒茶酚粘合劑的氧化程度也會增加，粘性也會變得更弱。如果電壓足夠強，膠水在7秒鐘之內就會脫落。

Bhuiyan表示：「此種方法的新奇之處在於電流的使用以及很短時間就可讓膠水脫落。我發現這個實驗最不尋常的地方是顏色的變化，一開始是白色，當通電後，材料的粘性就會消失，被氧化成紅色。」

研究的下一步是將紅色變回白色，智能膠水的特點不僅是使粘合劑失去粘性，還需要讓其重新具備粘性。Lee與博士研究生Ameya Narkar通過利用pH值實現了這一點。

從無痛繃帶到水下膠水，從汽車齒輪到假肢，含兒茶酚的粘合劑都是一種多功能且具有前景的材料。（文中圖片均來自密西根理工大學）

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