引言
在工程材料领域,黏附材料的应用至关重要。特别是在高强度、高湿度(如水下)的环境下,黏附材料的性能直接影响到产品的使用寿命和功能性。本文将深入探讨中国科学院科学家团队在仿生水下黏附材料研究中的最新进展,揭示MR功能胶神奇黏合力背后的科技秘密。
MR功能胶的背景
现有黏附材料的局限性
市面上大多数胶黏剂在水下应用环境中存在黏附强度低、耐水性弱等问题,无法满足长期水下应用的需求。例如,在渔船、游船、划艇、潜艇等场景中,水分子容易破坏胶黏剂的黏合界面,导致功能失效。
MR功能胶的诞生
中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室研究员周峰团队与兰州大学教授梁永民团队合作,基于分子链软硬片段设计制备了一种具有优异水下黏附性、耐水性和机械耐受性的湿黏附材料(SRAD),即MR功能胶。
MR功能胶的科技秘密
分子链设计
MR功能胶的核心在于其分子链的设计。通过在高分子聚合物中引入黏附功能组分,并协同考虑聚合物网络柔性与刚性之间的平衡,研究人员成功获得了黏附力和内聚力适配的高分子黏附材料。
柔性与刚性的平衡
在MR功能胶中,分子链片段的柔性和刚性占比对其黏附性能具有重要影响。研究人员通过协调分子网络柔性和刚性之间的平衡,极大地控制着界面黏附力和内聚力的适配性,进而决定高分子黏附材料的黏附强度、耐水性和机械耐受性。
优异性能
MR功能胶表现出以下优异性能:
- 强大的界面黏合性:在金属、合金、塑料、木材和陶瓷等各种基材上均具有较高的黏合强度(干态max:7.66 MPa,湿态max:2.78 MPa)。
- 高耐水性:在水中浸泡半年后仍具有稳健的黏合强度(2.11MPa)。
- 强机械耐受性:静态浸入水中180天后的胶黏剂在铝基底上可承受30N负荷下的30次机械加载-卸载循环。
结论
MR功能胶的成功研发,标志着我国在仿生水下黏附材料领域取得了重要突破。其神奇的黏合力背后,是科学家们对分子链设计、柔性与刚性平衡等科技秘密的深入探索。随着MR功能胶的广泛应用,将为水下工程材料领域带来革命性的变化。