Ученые создали биоинженерный суперклей, установив новый рекорд прочности

Исследователи из Университета штата Колорадо создали инновационный адгезивный полимер, превосходящий коммерчески доступные варианты по прочности. Кроме того, материал является биоразлагаемым и пригодным для повторного использования. Результаты исследования, опубликованные в журнале Science, подчеркивают, как природный полимер P3HB может быть химически модифицирован, чтобы служить в качестве прочного и устойчивого связующего агента.

Клеи играют важную роль в автомобилестроении, упаковке, электронике, солнечной энергетике и строительстве, формируя рынок, который сегодня оценивается в 50 млрд долларов. Однако они также вносят значительный вклад в растущую проблему пластиковых отходов. Исследовательская группа использовала комбинацию экспериментальных методов моделирования и моделирования процессов для разработки нового экологически чистого полимера в качестве жизнеспособной замены традиционным клеям.

Проектом руководил заслуженный профессор университета Юджин Чэнь с кафедры химии. Он отмечает, что поли(3-гидроксибутират) или P3HB является натуральным, биооснованным и биоразлагаемым полимером, который может быть произведен микробами при правильных биологических условиях. Хотя полимер не является адгезивным, когда он произведен таким образом, в лабораторных условиях его структуру удалось химически перестроить, чтобы обеспечить более сильную адгезию, чем у обычных нефтяных и небиоразлагаемых вариантов. В итоге клей отлично проявил себя при использовании на различных субстратах или поверхностях, таких как алюминий, стекло и дерево. Сила адгезии переработанного P3HB может быть настроена для удовлетворения различных потребностей применения.

«Термореактивные клеи на основе нефти, а также термопластичные термоклеи очень трудно или даже невозможно перерабатывать или восстанавливать, в первую очередь из-за их прочных связей с другими материалами. Вместо этого наш подход предлагает биоразлагаемый материал, который можно использовать в различных отраслях промышленности с регулируемой или даже более высокой прочностью по сравнению с этими вариантами», — пояснил профессор Юджин Чэнь.

Аспирант Итан Куинн, соавтор статьи, рассказал подробнее об испытаниях: «Мы разработали образец клеевого стержня P3HB и смогли использовать его с имеющимся в продаже клеевым пистолетом, чтобы протестировать при запечатывании картонных коробок и стальных пластин. Я знал, что данные подтверждают, что он прочнее других вариантов, но был шокирован тем, что мы смогли показать, что он намного превосходит типичные варианты с термоплавким клеем, удерживая 9 килограммов по сравнению с 7 килограммами, с которыми уже не справлялся существующий клей».

Профессор Чэнь также отметил, что P3HB биоразлагаем в различных условиях, включая управляемые и неуправляемые среды. Это означает, что он будет разлагаться естественным образом на свалках, а также в соленой океанской воде или почве, например. Это расширяет диапазон возможных вариантов обращения с материалом в конце его жизненного цикла. Клей P3HB также можно восстанавливать, перерабатывать и использовать повторно.

В настоящее время ученые работают над способами коммерциализации полимера для широкого применения.