Создан многоразовый клей на основе принципа «ключ-замок»

Многоразовая и разборная адгезия через формирование комплексов «хозяин-гость». Автор: Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202507939

Если вы когда-либо испытывали разочарование, пытаясь заново приклеить использованный стикер, вы поймете сложность обратимой адгезии. Клеи, которые могут прочно связываться с поверхностями, отслаиваться, а затем использоваться повторно, очень востребованы в промышленных приложениях.

К сожалению, прочные связи, образуемые обычными клеями, являются постоянными, поэтому их нельзя использовать повторно. Но теперь в исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials, исследователи из Университета Осаки сообщают об изобретении нового полимерного клея, который можно многократно использовать снова.

Когда два материала вступают в контакт друг с другом, между ними образуется область (называемая интерфейсом), содержащая молекулы обоих материалов. Когда интерфейс широкий, трудно разделить материалы, и считается, что они прочно сцеплены друг с другом. Адгезию между материалами можно активировать и деактивировать, вводя в этот интерфейс обратимые связи.

Обратимые связи — это связи, которые разрываются и восстанавливаются при определенных условиях. Комплексообразование по принципу «хозяин-гость» — один из способов создания обратимых связей. «Хозяин» — это, как правило, большая молекула с полостью, в которую может поместиться меньшая молекула-«гость», по аналогии с замком и ключом. Молекула-«гость», размещенная в «хозяине», образует комплекс «хозяин-гость».

«Молекулам гостя и хозяина нужно иметь возможность двигаться навстречу друг другу для образования этих комплексов, но молекулы полимеров громоздки и не могут легко двигаться», — объясняет ведущий автор Кендзи Ямаока. «Таким образом, образование комплексов на полимер-полимерных интерфейсах неэффективно, что затрудняет создание обратимой адгезии в полимерных системах».

При особой температуре, называемой температурой стеклования (T_g), сегменты полимерных цепей переходят из замороженного стеклообразного состояния в свободное движение. Чем выше температура полимера над T_g, тем легче сегменты могут двигаться.

Исследовательская группа создала два полимера, которые могут обратимо связываться друг с другом. Исследователи скорректировали T_g, чтобы помочь полимерам свободно двигаться навстречу друг другу. Затем, чтобы полностью понять механизм обратимой адгезии, команда отразила нейтроны от интерфейса, чтобы визуализировать, как происходит прилипание и отслаивание на молекулярном уровне.

«Мы обнаружили, что контроль температуры или добавление/удаление химических веществ позволяет комплексам разрываться и восстанавливаться, что приводит к отслаиванию и повторному прилипанию по требованию», — говорит старший автор Ёсинори Такасима. «Наши выводы обнадеживают, потому что это может быть полезно для многих отраслей промышленности».

Новый клей можно разлагать по требованию и использовать многократно, что может повысить выход продукции при производстве прецизионных устройств, снизить затраты и минимизировать отходы. Исследование команды, несомненно, вызовет интерес у производителей, а также будет способствовать сокращению отходов и переработке.

Больше информации: Kenji Yamaoka et al, Supramolecular Interface Engineering via Interdiffusion for Reusable and Dismantlable Polymer Adhesion, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202507939

Источник: University of Osaka