Nature重磅:受章魚吸盤突觸啟發的防水粘合貼片

2021-01-21 材料人

【前言】


實現兩個不同物體間的粘合，利用機械聯鎖或是表面鍵的分子吸引力是常用的策略，但粘合的兩個接觸面卻易受到水的影響，破壞粘合強度。目前，人造的溼粘和幹粘粘合劑包括可以抽吸和毛細作用的多級蘑菇形或多孔結構、由納米顆粒組成的超分子結構以及利用多種聚合電解質製作的化學基結構。但研製製備簡單、性能良好、在乾燥和潮溼兩種環境下可重複使用同時能在吸附表面避免非化學性汙染的粘合劑仍是一個重大的挑戰。


【成果簡介】


韓國成均館大學Changhyun Pang（通訊作者）等人受章魚吸盤的啟發，研製出一個人造仿生，可在溼潤/乾燥粘合體系可逆使用的粘合貼片。為了模擬章魚吸盤的結構，使用簡單的液相法合成，利用高分子製備出設計的形貌並調控產生可逆的結構，製備過程沒有複雜的化學合成以及表面修飾。製備的微米級的拱形結構域提高了吸應力。該受章魚啟發研製的粘合系統不論何種環境（乾燥、潮溼、水中或油中），在矽晶片、玻璃以及粗糙的皮膚表面上均表現出強的、可逆的、高重複性的吸附性。同時，在空氣及水中利用該粘合劑來運輸大尺寸的矽晶片，也沒有產生任何表面汙染，因此有著很大的實際應用前景。以上研究成果以「A wet-tolerant adhesive patch inspired by protuberances in suction cups of octopi"為題刊登在2017年6月15日出版的Nature上。同期，普渡大學的Jonathan J. Wilker為該成果撰寫了題為「Materials science: How to suck like an octopus」的新聞評述（Nature，2017，DOI：10.1038/546358a）。


【圖文導讀】


圖一、受章魚吸盤突觸啟發製備的粘合貼片



圖二、不同結構、不同環境測試類章魚結構（OIA）粘合劑的粘著力以及在水下傳輸的表面汙染性



圖三、OIA在溼潤環境的吸附機制



圖四、OIA粘合劑在豬皮表面的粘附強度測試



文獻連結：A wet-tolerant adhesive patch inspired by protuberances in suction cups of octopi（Nature，2017，DOI：10.1038/nature22382）


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