Вдохновлённый улитками: создан суперклей многократного использования

Любой, кто пытался использовать один кусок скотча дважды, знает, что его клейкость не будет столь же эффективной при повторном использовании. Между тем клей, как это ни странно, может быть многоразовым и "обратимым".

Поясним, что речь идёт о материале, который способен склеить предметы, затем – при определённых условиях – "отпустить их на волю", но при этом не потерять свои основные свойства.

Такой суперклей создали исследователи из Пенсильванского и Лихайского университетов. Он копирует механизм адгезии (то есть сцепления), который используют улитки.

Последние выделяют слизь, образующую эпифрагму – плёнку, которой улитки запечатывают устья своей раковины, тем самым защищаясь от высыхания в периоды нехватки влаги. Именно благодаря застывшей слизи моллюск способен прилипать даже к вертикальным и неровным поверхностям. При этом эпифрагма проникает в поры и повторяет неровности той самой поверхности, на которой затвердевает.

Чаще всего такое "самоцементирование" можно наблюдать днём. Ночью улитки отклеиваются и продолжают свой неспешный путь. Поскольку из-за повышения влажности в ночные часы затвердевшая слизь смягчается, её адгезивные свойства полностью изменяются.

Учёные признаются, что своё открытие сделали практически случайно. Во время работы над другим проектом они использовали гидрогель, изготовленный из полимера под названием полигидроксиэтилметакрилат (pHEMA). Обычно он используется для создания контактных линз. Экспериментируя с материалом, исследователи заметили, что по адгезионным свойствам он удивительным образом похож на эпифрагму улиток.

Дальнейшие тесты показали, что pHEMA становится эластичным при смачивании и точно повторяет рельеф поверхности, проникая в микроскопические трещинки. При высыхании полимер затвердевает, становясь таким же жёстким, как пластиковая крышка от бутылки.

По словам исследователей, этот суперклей одинаково эффективно склеивает объекты при нанесении как на ровные, так и на шероховатые поверхности.

Но у pHEMA есть ещё один козырь в слизистом рукаве. В отличие от большинства адгезивов, когда он высыхает, то не сжимается (то есть не даёт усадки), и его невозможно сдвинуть с поверхности. Именно это свойство обеспечивает невероятно эффективное сцепление.

Если же полимер намочить, он легко соскользнёт с поверхности, с которой, казалось, был сцеплен намертво. В этом и заключается "обратимость" его свойств.

Авторы работы называют этот полимер волшебным, утверждая, что он решает главную проблему существующих клейких материалов. Ведь они либо очень прочные, но необратимые, либо многоразовые, но обеспечивают довольно слабое сцепление.

Чтобы продемонстрировать удивительные возможности нового суперклея, один из авторов работы, Джейсон Кристофер Джолли (Jason Christopher Jolly) из Университета Пенсильвании, решился на довольно рискованный эксперимент. Учёного облачили в "упряжь" и подвесили. Его ремень при этом держался на "пластыре" на основе pHEMA размером с почтовую марку. Столь небольшого количества клея хватило, чтобы выдержать вес мужчины.

Хотя новый клей не является рекордсменом по прочности, он, безусловно, самый прочный в категории обратимых клеев, известных на сегодняшний день, отмечают исследователи.

Что же касается возможностей его применения, то здесь всё ограничивается лишь одним условием – влажностью.

Однако в будущем команда намерена создать новые типы многоразовых обратимых суперклеев, которые могли бы менять свойства в ответ на другие сигналы. Это могут быть свет, тепло, специфические химические вещества или изменение pH. Таким образом специалисты надеются расширить сферы применения обратимой адгезии.

Подробнее об удивительном суперклее "а-ля слизь улиток" рассказывается в статье, представленной в журнале PNAS.

Кстати, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о создании других клейких материалов, вдохновлённых червями, слизняками, мидиями и пчёлами.