Новый супрамолекулярный клей действует в температурном диапазоне 400 °C
Исследователи разработали супрамолекулярный клей, который подлежит вторичной переработке. Он обладает выдающимися свойствами склеивания в широком диапазоне температур: от жидкого азота (-196 градусов Цельсия) до жарких температур в духовке (200 градусов Цельсия). Как сообщает команда в журнале Angewandte Chemie, такая эффективность стала возможной благодаря исключительно плотной блокировке молекулярных компонентов во время отвердевания.
Супрамолекулярная (надмолекулярная) химия изучает более сложные, чем молекулы, химические системы, связанные в единое целое посредством межмолекулярных (нековалентных) взаимодействий.
В отличие от стандартных клеев, супрамолекулярные клеи не создают адгезии молекулярных компонентов, сшивающихся друг с другом. Вместо этого они образуют плотно связанную самосборку во время отвердевания, как кусочки головоломки, сжимающиеся вместе, пишет Phys.org.
Новый супрамолекулярный клей, разработанный исследовательской группой во главе с Кай Лю из Университета Цинхуа, Пекин, Китай, состоит из двух компонентов. Один из них представляет собой белок, синтезируемый в бактериях, модифицированных для этой цели. Другим компонентом стал коронный эфир - кольцевая молекула, которая может плотно обматываться вокруг другой молекулы, как корона, сидящая на голове королевы.
Исследователи наблюдали это плотное взаимодействие между молекулами в их адгезивной системе. При нагревании эфир сцепился с поверхностью белка. Они настолько тесно связались друг с другом своими противоположными зарядами и другими молекулярными взаимодействиями, что сформировали новую, взаимосвязанную структуру, которая "сварила" белки вместе.
Результатом стал чрезвычайно сильный адгезивный эффект. Стальные пластины, склеенные вместе, выдерживали высокие силы сдвига при комнатной температуре, в жидком азоте и при 200 градусах Цельсия. Клей работал на разных материалов даже в воде. Такой широкий спектр условий впервые стал возможным для супрамолекулярных клеев. Кроме того, взаимосвязанные компоненты могут быть снова переработаны, а повторно используемый клей практически не потерял своих свойств.
Исследователи считают, что одной из причин этого исключительного адгезивного эффекта, особенно при низких температурах, является результат конкретных супрамолекулярных взаимодействий. В частности, плотная блокировка компонентов вытеснила воду из белка. Это означало, что никакие кристаллы льда не могли образовываться при замерзании, как в антифризе, что во многих обычных клеях приведет к преждевременному растрескиванию.
Исследователи считают, что новый клей может применяться при изготовлении специальных деталей, которые будут подвержены сильным колебаниям во время использования, например, в космосе.
А недавно ученые изобрели полимер, который "заживает" с беспрецедентной скоростью и эффективностью при разрезании - почти полностью восстанавливая свою первоначальную прочность в течение нескольких минут.
Американские разработчики создали композит из нанокристаллов целлюлозы и синтетического полимера. Он получился прочнее костей и тверже некоторых алюминиевых сплавов.
Химики Массачусетского технологического института (MIT) разработали новый двумерный полимерный материал, обладающий сверхнизкой плотностью и превосходящий высококачественную сталь по прочности примерно в два раза.
