چسب بسیار قوی مبتنی بر شبکه مولکولی بافتهشده پلییورتاناپوکسی
کاربردهای بالقوه این چسب شامل چسبهای سازهای، چندسازههای با عملکرد بالا، پوششهای محافظ، قطعات برقی انعطافپذیر و سایر بخشهایی است که نیاز به موادی دارند که تراکم، کشسانی و استحکام را در کنار سبکی نیاز دارند.
یک گروه پژوهشی در دانشگاه Zhejiang چین، معماری جدیدی از بسپار را توسعه داده که پلییورتان و اپوکسی را در یک ساختار مولکولی بافتهشده ترکیب نموده و چسبی ایجاد میکند که به اندازهای قوی است که یک وصله (patch) کوچک به اندازه ناخن انگشت بتواند یک خودروی 2/1 تنی را بکشد. این پژوهش در مجله Nature Materials منتشر شده است.
دانشمندان از بافت سنتی نساجی الهام گرفتند. به جای ترکیب بسپارها به روش مرسوم، آنها روشی طراحی کردند که زنجیرههای انعطافپذیر و صلب را در سطح مولکولی درهم میتند، بهگونهای که پلییورتان به عنوان «رشته تار» و رزین اپوکسی به عنوان «رشته پود» عمل میکند. این شبکه مولکولی یک ماده ترکیبی با مقاومت استثنایی، استحکام و مقاومت در برابر شکست ایجاد میکند.
طبق مقاله، این معماری بافتهشده انتقال بار بین بخشهای بسپار را بهطور چشمگیری بهبود میدهد و عملکرد مکانیکی ماده را فراتر از ترکیبهای استاندارد میبرد. در قالب چسب، این ماده بیش از دو برابر مقاومت برشی نمونههای کنترل معمولی را نشان داد.
برای نمایش قابلیتهای چسب جدید، پژوهشگران آن را در یک وصله 2/5 × 1/3 سانتیمتر (تقریبا به اندازه یک ناخن) اعمال کردند که توانست یک وسیله نقلیه 2/1 تنی را بکشد. گروه پژوهشی این عملکرد را ناشی از همکاری همافزایانه زنجیرههای نرم پلییورتان (برای انعطافپذیری) و مناطق سخت اپوکسی (برای استحکام) میداند، که همه در یک شبکه شبیه به بافت نساجی محکم شدهاند.
نویسندگان مقاله میگویند این روش میتواند مسیر جدیدی برای طراحی بسپارهای مهندسیشده با ویژگیهای عملکردی خاص باز کند. کاربردهای بالقوه شامل چسبهای سازهای، چندسازههای پیشرفته، پوششهای محافظ، قطعات برقی انعطافپذیر و سایر بخشهایی است که ترکیبی از مقاومت، انعطاف و استحکام را در کنار سبکی نیاز دارند.
این مطالعه همچنین علاقه روزافزون به سامانههای ترکیبی PU را تقویت میکند و نشان میدهد که معماری در سطح مولکولی میتواند عملکردی بسیار فراتر از روشهای سنتی ترکیب بسپارها فراهم نماید.