由橡树岭国家实验室制作
橡树岭国家实验室的研究人员升级了一种普通的塑料，开发出一种新型的可重复使用的粘合剂，具有非凡的强度和韧性
信用:卡洛斯琼斯/ORNL，美国
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能源之王 美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员利用聚合物化学将一种普通的家用塑料转化为一种可重复使用的粘合剂，这种粘合剂具有罕见的强度和延展性，使其成为有史以来最坚韧的材料之一
发表在科学进展的这项研究，从根本上推进了设计一种新的坚韧粘合剂的途径，这种粘合剂具有融合到单一材料中的理想特性
该技术适用于承受重负载、承受极端应力和热量，并可逆地粘合到各种表面，包括玻璃、铝和钢
ORNL科学家和相应的作者斋藤友纪说:“坚固、坚韧的粘合剂很难设计，因为它们需要结合通常不兼容的软硬特征。”
环氧树脂等结构粘合剂主要是为承载强度而设计的，但缺乏韧性，这种特性有助于材料在拉伸或拉伸时分散应力，以防止突然失效
“挑战在于如何在不牺牲强度的情况下增加柔性材料的韧性
我们的方法使用动态化学键来开发一种新型粘合剂，这种粘合剂具有目前材料中没有的显著性能。”
研究人员的目标是升级一种商品热塑性塑料，聚苯乙烯-B-聚(乙烯-共聚-丁烯)-B-聚苯乙烯，或SEBS，一种橡胶状聚合物材料，易于加工，但不具有坚韧的附着力
升级换代的目标是增加普通塑料的价值，这些塑料大量生产，用于一般和一次性应用，如食品容器、玩具和家用物品
该团队通过动态交联修改了SEBS的化学结构，使其更加坚固，并为塑料创造了传统回收之外的再利用途径，从而提高了其在新的专业应用中的性能
交联是设计具有更稳定性能的材料的已知策略
该方法可以在通常不兼容的结构之间建立桥梁
在这项研究中，硼酸酯被用于将SEBS与二氧化硅纳米粒子(一种用于增强聚合物的填充材料)偶联
这种结合产生了一种新的交联硼酸酯-SiNP复合材料
传统的交联通常会产生永久性的结合，从而防止粘合剂被移除或再加工
研究发现，硼酸酯能够实现“动态”或可逆交联，并且是新材料强粘附性和可回收性的关键
这些独特的化合物可以产生稳定的键，可以反复形成和断裂——这是一个不寻常的特征，使它们对可持续材料设计具有吸引力
“一个根本性的发现是，SEBS上的硼酸酯可以重新排列与SiNP上羟基(氧和氢)的键，以适应高要求工作的性质
我们还发现了类似的可逆硼酸酯键与各种带有羟基的表面的形成，”与ORNL化学科学部斋藤合作的主要作者医学博士阿尼苏尔·拉赫曼说
密度泛函理论通过实验和计算观察到了这一双重发现
结果显示，交联键在材料内部移动，以实现特定的性能，并牢固地粘附在表面上，以至于一个薄的平方厘米可以承受大约300磅的重量
通过用力分离材料来测量韧性的剪切试验已经过时，远远超过了研究中测试的所有商用粘合剂
这种材料很难附着在玻璃上，事实上，玻璃在样品剥离之前就已经破裂了
这种方法还将热稳定性提高到400华氏度，使粘合剂对环境和高温应用具有吸引力
除了非凡的附着力，这种坚韧材料的一个令人惊讶的特性是它还可以回收利用
拉赫曼说:“高性能粘合剂很少被移除，但我们的粘合剂是为重复使用和可回收性而设计的。”
“它可以在加热和加压的情况下使用和拆卸，并且可以重复使用几次
" 这一发展拓宽了航空航天、汽车和建筑粘合剂的应用
“节约资源和减少浪费对工业和环境都有好处
根据设计，这种粘合剂可以让你进行修理或纠正昂贵的错误，并可以在非常具有挑战性的应用中重新加工以用于新的用途。”
该团队计划将该技术商业化，并正在探索与其他填料的动态交联，以开发针对特定粘合表面和功能进行优化的强韧粘合剂
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