现代微电子设备在修复和回收方面常常面临挑战。使用可脱粘粘合剂对于促进以可持续资源为重点的循环经济至关重要,能够减少废物并增强修复和回收方法。最近,一支研究团队开发了一种可以“按需”关闭的粘合剂技术。
现代微电子设备通常在修复和回收中遇到困难。可脱粘粘合剂对促进以可持续资源使用、减少废物和更好修复与回收策略的循环经济至关重要。一支研究团队在期刊《应用化学》上介绍了一种制作可“按需”去激活粘合剂的方法。
研究人员受到了贻贝的启发,贻贝以其卓越的水下粘附能力而闻名。之前的努力产生了受贻贝启发的粘合剂,但这些最新版本利用了硫醇-儿茶酚聚合反应。该过程创建了具有强粘附连接(TCC)的聚合物,这些聚合物具有具有两个相邻OH基团的硫醇取代的六元芳香环,从而增强了其强大的粘合特性。这项发明的独特之处在于,当儿茶酚基群被氧化成醌时,粘合剂的强度显著下降,醌是具有双键氧原子的六元环。
通过改变单体的基本结构,研究人员可以控制所产生聚合物的性质。来自柏林洪堡大学、柏林莱布尼茨分析科学研究所、布宜诺斯艾利斯的国家综合大学、波茨坦-戈尔姆的弗劳恩霍夫应用高分子研究所和杜塞尔多夫的汉高公司的Kannan Balasubramanian、Hans Börner及其同事们开发了两种不同类型的TCC粘合剂,展现了强粘附性和抗剪切性。
他们将仿生贻贝特性的生物基肽类双儿茶酚前体DiDOPA与其化石基对比。两种类型的粘合剂均可在水下工作,并且不受大气氧气和温和氧化剂的影响。然而,当暴露在强氧化剂碘酸钠(NaIO4)时,它们可能会失去粘附性,从而让粘合剂残留物可以轻松地从表面一次性去除。
尽管化石基粘合剂的氧化使其儿茶酚失去活性并增加了疏水性,但生物基版本则在没有显著增加疏水性的情况下去活化,这要归功于其多样的肽官能团。Börner指出:“多功能性在生物材料中是典型的,往往只有必要的功能被禁用,而材料大体保持不变。这使得去粘附过程显著更高效,使生物基类型的粘附强度降低了99%。”相比之下,化石基粘合剂的去活化程度较低(60%),主要是因为疏水性聚合物通常也是强粘合剂。
展望未来,研究团队旨在用直接电化学氧化替代化学氧化,这可能为修复手机等设备提供令人兴奋的可能性。