研究发现一类新型可降解粘合剂 可将其作为3D打印材料

近日，中国农业科学院麻类研究所可降解材料开发与利用团队联合国内其他高校，利用超分子聚合的方法，制备出一系列粘附性能好、使用范围大的粘合材料，并可将其作为3D打印材料。这些可降解粘合材料不仅粘附效果高于同类型材料，还在应用上提供了一种新思路。相关研究成果在线发表在《化学工程杂志》(chemical engineering journal)和《先进科学》(advanced science)上，并获得国家发明专利授权。

粘合剂在日常生活、医疗卫生、汽车工业、航天航空等领域有着普遍应用，随着环保意识的提升，开发环保型可生物降解粘附材料已成为一项重要的研究课题。现有粘合剂普遍存在粘附效果不佳的问题，特别是在极端环境下效果更差。

研究人员利用分子识别和超分子聚合的策略，合成了一系列具有同时耐高低温的粘合剂，这些粘合剂在高温150°C时强力达到了5.18兆帕，在低温-196°C达到了9.52兆帕。通过对其机理进行研究，研究人员在较宽的温度范围内(-80~150°C) 成功实现了对粘附行为的实时和定量监测。使用定制设备，可轻松监测粘附持续、衰减和失效时间。重要的是，粘附故障被可视化并无线报警。这项工作制备了一类可同时耐高低温、粘附效果好的粘附材料，同时也为粘附效果的监测提供了新思路。

为进一步扩大粘附材料应用范围，研究人员在上述研究基础上，以天然小分子硫辛酸为材料，利用它的热响应开环聚合特性，形成聚硫辛酸，制备了基于聚硫辛酸的新型粘合剂。基于该粘合剂的时间依赖自增强效应，将其应用在热熔沉积的3D打印中。通过聚硫辛酸的3D打印，完全实现了不同尺度上的模型形成。3D打印后，聚硫辛酸打印的模型随着时间的推移表现出机械增强的特征，研究表明这是由聚硫辛酸和硫辛酸的微观自组装引起的。这项工作实现了微观层面的自组装和宏观层面的自组装有机结合。该研究也为粘合材料的可控制造和机械增强提供了一种可行的方法，为下一代功能粘合材料的应用开辟了道路。

该研究得到国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程、国家麻类产业技术体系等项目资助。(科技日报记者 马爱平)

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