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新型坚韧、环保粘合剂：科学家改造其化学结构

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近日，科学家仔细修补了一种普通家用塑料的化学结构，成功地将其升级为一种可重复使用的粘合剂，让其具有独特和巨大的前景。这一小块物质在空中可以承重大约300磅（136公斤），研究人员声称它是科学上已知的最坚韧的材料之一。

这种强大的新型粘合剂是美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)科学家小组的杰作，他们使用聚苯乙烯-b-聚（乙烯-共-丁烯）-b-聚苯乙烯或SEBS作为起点。这种橡胶状聚合物可以在牙刷、车把把手和尿布中找到，研究人员能够通过调整其化学结构为其配备强大的新功能。

科学家通过动态交联（dynamic crosslinking）的过程，赋予材料新功能，该过程能够使通常不相容的材料发生桥接。研究小组利用这一技术，在被称为硼酸酯（boronic esters）的化合物帮助下，将二氧化硅纳米颗粒和聚合物结合起来，形成了一种他们称之为SiNP的新型交联复合材料。硼酸酯是该粘合剂可重复使用的关键，因为它们可以让交联键反复形成和断开。

研究者表示，有一个基本的发现，SEBS上的硼酸酯可以与SiNP上的羟基——氧和氢，重新排列键，以适应苛刻工作的特性。另外，研究还发现与各种具有羟基的表面形成类似的可逆硼酸酯键。

研究人员对此还进行了韧性测试，他们试图通过力量分离材料，该材料的性能超出了预期，超过了他们在研究中测试的所有商业可用粘合剂。研究小组表示，强度和延展性的结合使其成为有史以来最坚韧的材料之一。

这种粘合剂是可回收的，可在高达400°F（204°C）的温度下保持其性能，使其适用于高温应用。科学家们希望它能在航空航天、汽车和建筑领域找到用途，现在正在努力使该技术商业化并加以改进。

研究人员认为，节省资源和减少浪费对工业和环境都有好处。通过设计，可以对这种粘合剂进行“维修”或“纠正”，有望在非常具有挑战性的应用中重新加工成新的用途。

题为Design of tough adhesive from commodity thermoplastics through dynamic crosslinking的相关研究论文发表在《科学-进展》上。

前瞻经济学人APP资讯组

文章来源：《化学进展》网址: http://www.hxjzzz.cn/zonghexinwen/2022/0127/1879.html