研究發現一類新型可降解粘合劑 可將其作為3D打印材料

近日，中國農業科學院麻類研究所可降解材料開發與利用團隊聯合國內其他高校，利用超分子聚合的方法，制備出一系列粘附性能好、使用范圍大的粘合材料，并可將其作為3D打印材料。這些可降解粘合材料不僅粘附效果高于同類型材料，還在應用上提供了一種新思路。相關研究成果在線發表在《化學工程雜志》(chemical engineering journal)和《先進科學》(advanced science)上，并獲得國家發明專利授權。

粘合劑在日常生活、醫療衛生、汽車工業、航天航空等領域有著普遍應用，隨著環保意識的提升，開發環保型可生物降解粘附材料已成為一項重要的研究課題。現有粘合劑普遍存在粘附效果不佳的問題，特別是在極端環境下效果更差。

研究人員利用分子識別和超分子聚合的策略，合成了一系列具有同時耐高低溫的粘合劑，這些粘合劑在高溫150°C時強力達到了5.18兆帕，在低溫-196°C達到了9.52兆帕。通過對其機理進行研究，研究人員在較寬的溫度范圍內(-80~150°C) 成功實現了對粘附行為的實時和定量監測。使用定制設備，可輕松監測粘附持續、衰減和失效時間。重要的是，粘附故障被可視化并無線報警。這項工作制備了一類可同時耐高低溫、粘附效果好的粘附材料，同時也為粘附效果的監測提供了新思路。

為進一步擴大粘附材料應用范圍，研究人員在上述研究基礎上，以天然小分子硫辛酸為材料，利用它的熱響應開環聚合特性，形成聚硫辛酸，制備了基于聚硫辛酸的新型粘合劑。基于該粘合劑的時間依賴自增強效應，將其應用在熱熔沉積的3D打印中。通過聚硫辛酸的3D打印，完全實現了不同尺度上的模型形成。3D打印后，聚硫辛酸打印的模型隨著時間的推移表現出機械增強的特征，研究表明這是由聚硫辛酸和硫辛酸的微觀自組裝引起的。這項工作實現了微觀層面的自組裝和宏觀層面的自組裝有機結合。該研究也為粘合材料的可控制造和機械增強提供了一種可行的方法，為下一代功能粘合材料的應用開辟了道路。

該研究得到國家自然科學基金、中國農業科學院科技創新工程、國家麻類產業技術體系等項目資助。(科技日報記者 馬愛平)

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