Группа ученых под руководством Циньюй Ху опубликовала в журнале Nature Communications описание нового адгезива BP16TPB на основе супрамолекулярных ионных жидкостей. Материал схватывается за десять секунд, а дальше происходит неожиданное: чем дольше склеенное соединение находится под водой, тем прочнее становится шов.
Слабое место большинства клеев — вода вытесняет адгезивные молекулы с поверхности прежде, чем они успевают образовать устойчивые связи. Авторы решили эту задачу, объединив два механизма — эффект Марангони и управляемую самосборку молекул. Растворитель диметилсульфоксид (DMSO) обладает иным поверхностным натяжением, чем вода. Их взаимодействие на границе раздела порождает характерный поток Марангони, который сдувает водяную пленку с места склейки. Пока поток убирает воду, молекулы BP16TPB самостоятельно выстраиваются в плотную сеть за счет водородных связей, π-π взаимодействий и электростатических сил.
В лабораторных испытаниях прочность соединения через десять секунд достигала 1,1 МПа — конкурентоспособный показатель для подводных применений. Через пять минут он вырастал до 1,3 МПа: материал продолжает набирать силу и после первичного схватывания. Долгосрочный тест оказался еще более показательным: склеенный образец без потери прочности удерживал груз в 2 кг под водой более трех лет. При этом клей одинаково надежно работает в кислой, щелочной и соленой среде — то есть в условиях, разрушительных для большинства обычных адгезивов.
Отдельное преимущество BP16TPB — многоразовость. Соединение выдерживает не менее восьми циклов склейки и расклейки без заметного снижения прочности, что выгодно отличает его от большинства подводных адгезивов, разрушающихся при разборке. Схожим свойством обладает многоразовый клей из полимерных отходов, хотя принципы действия у них разные.
Слабое место нового материала — температура: выше 70 °C адгезионные свойства заметно снижаются, что ограничивает применение в нагретых средах. Авторы считают BP16TPB перспективным для подводного строительства, ремонта морского оборудования и электроники, которую приходится обслуживать в условиях высокой влажности.
Ранее мы сообщали о том, как китайские ученые разработали костный клей для лечения переломов, обеспечивающий прочное сращивание в сложных клинических случаях.