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科研人员研制出高粘合强度的仿生水下粘合剂

    日本东京大学大学院工学系研究科的科研团队基于贻贝粘附机制的仿生学研究,成功研制出在水下粘合强度超10MPa的水下粘合剂。该研究成果于近期发表在《Nature Communications》,题为:“Ultrastrong underwater adhesion on diverse substrates using noncanonical phenolic groups”。

  贻贝足丝中含有的粘性蛋白使其在海浪的冲刷下仍可以牢牢地粘附在海岸的礁石上。前期研究表明,贻贝足丝的粘性蛋白中含有大量的3,4-二羟基苯丙氨酸(DOPA,多巴),DOPA在苯环上带有两个羟基。基于此,前期美国的科研人员通过在聚苯乙烯骨链上引入2个羟基,制备出了粘合强度达3MPa的水下粘合剂。

  本研究中,研究团队成功研制出了引入更多羟基且粘合强度超过10MPa的水下粘合剂。从分子动力学模拟结果来看,酚羟基数量增多有助于提升物体表面的粘性,但会使高分子链具有亲水性,降低粘合剂在水中的粘合强度。因此在材料设计阶段,科研人员需要在不损害粘合剂疏水性的同时,尽可能多地引入酚羟基。科研人员研究合成了在一个苯乙烯单体单元上带有4个及5个酚羟基的单体,并将其和疏水性单体进行聚合,成功研制出了引入4个及5个羟基的粘合剂,在提升粘性的同时,又兼顾了粘合剂的疏水性。

  该粘合剂在湿润环境中也具有高粘合强度,有望用作手术粘合剂应用于临床等领域。

信息来源:中华人民共和国科学技术部 时间:2022年06月24日

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