農科院科學家研發(fā)出新型可降解黏合劑，可用作3D打印材料

來源：新京報

記者從中國農業(yè)科學院獲悉，我國科學家利用超分子聚合的方法，研發(fā)出新的黏合材料，該材料可用于3D打印。相關研究成果在線發(fā)表在《化學工程雜志》和《先進科學》上，并獲得國家發(fā)明專利授權。

△可同時耐高溫和耐低溫的粘合劑的制備及應用，中國農科院供圖

據了解，研究由中國農業(yè)科學院麻類研究所可降解材料開發(fā)與利用團隊聯(lián)合國內其他高校共同完成。團隊科研人員介紹，黏合劑在日常生活、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車工業(yè)、航天航空等領域有著普遍應用，隨著環(huán)保意識的提升，開發(fā)環(huán)保型可生物降解黏附材料已成為一項重要的研究課題。但現(xiàn)有黏合劑普遍存在黏附效果不佳的問題，特別是在極端環(huán)境下效果更差。

在此次研究中，科研人員利用分子識別和超分子聚合的策略，合成了一系列具有同時耐高低溫的黏合劑，這些黏合劑在高溫150℃時強力達到了5.18兆帕，在低溫-196℃達到了9.52兆帕。通過對其機理進行研究，研究人員在-80℃-150℃的較寬溫度范圍內，成功實現(xiàn)了對黏附行為的實時和定量監(jiān)測。同時，使用定制設備，可輕松監(jiān)測黏附持續(xù)、衰減和失效時間。此外，黏附故障被可視化并無線報警。

據介紹，這一工作制備了一類可同時耐高低溫、黏附效果好的黏附材料，同時也為黏附效果的監(jiān)測提供了新思路。

為進一步擴大黏附材料應用范圍，研究人員在上述研究基礎上，以天然小分子硫辛酸為材料，利用它的熱響應開環(huán)聚合特性，形成聚硫辛酸，制備了基于聚硫辛酸的新型黏合劑。基于該黏合劑的時間依賴自增強效應，將其應用在熱熔沉積的3D打印中。通過聚硫辛酸的3D打印，完全實現(xiàn)了不同尺度上的模型形成。

科研人員介紹，3D打印后，聚硫辛酸打印的模型隨著時間的推移表現(xiàn)出機械增強的特征，研究表明，這是由聚硫辛酸和硫辛酸的微觀自組裝引起的。這項工作實現(xiàn)了微觀層面的自組裝和宏觀層面的自組裝有機結合。該研究也為黏合材料的可控制造和機械增強提供了一種可行的方法，為下一代功能黏合材料的應用開辟了道路。

該研究得到國家自然科學基金、中國農業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程、國家麻類產業(yè)技術體系等項目資助。