Supramolekylært klæbemiddel med anvendeligt temperaturområde på 400 grader Celsius

Forskere har udviklet et supramolekylært klæbemiddel, der er genanvendeligt og har fremragende limegenskaber på tværs af en lang række temperaturer, fra flydende nitrogen (−196 grader Celsius) op til ovnvarme temperaturer (200 grader Celsius). Som holdet rapporterer i tidsskriftet Angewandte Chemie , fik klæbemidlet sin effektivitet fra en usædvanlig tæt sammenlåsning af de molekylære komponenter under hærdning.

I modsætning til standardklæbemidler skaber supramolekylære klæbemidler ikke vedhæftning ved, at de molekylære komponenter tværbinder med hinanden. I stedet danner de en tæt sammensmeltet selvsamling under hærdning, som puslespilsbrikker, der passer sammen. Forskere er interesserede i sådanne supramolekylære systemer, fordi de tilbyder bæredygtighed og tilpasningsmuligheder, og i princippet kan de individuelle udgangsmaterialer genvindes igen, og deres kemiske adfærd kan skræddersyes. Til dato har sådanne lims ydeevne i bedste fald været anstændig, for ikke at nævne meget afhængig af miljøforhold.

Den nye supramolekylære lim, udviklet af et forskerhold ledet af Kai Liu fra Tsinghua University, Beijing, Kina, består af to komponenter, hvoraf den ene er et lille protein, der syntetiseres i bakterier, der er modificeret til formålet. Den anden komponent er en kroneæter - et ringformet molekyle, der kan vikle sig tæt omkring et andet molekyle, ligesom en krone, der sidder på en dronnings hoved.

Forskerne observerede denne tætte interaktion mellem molekylerne i deres klæbemiddelsystem. Ved at tilsætte kroneetheren og proteinet sammen og opvarme opløsningen til hærdning, blev kronetheren forankret til overfladen af ​​proteinet. Holdet bemærkede, at proteinet og kroneetheren var så tæt bundet til hinanden af ​​deres modsatrettede ladninger og andre molekylære interaktioner, at de dannede en ny, sammenlåsende struktur, som "svejste" proteinerne sammen.

Resultatet var en ekstraordinær stærk klæbeeffekt. Stålplader limet sammen modstod høje forskydningskræfter ved stuetemperatur, i flydende nitrogen og ved 200 grader Celsius. Klæbemidlet virkede til forskellige materialer og også under vand. Et så bredt spektrum af arbejdsforhold opnås sjældent, selv med specialistklæbemidler, og det er bestemt det første for supramolekylære klæbemidler. Lovende nok kunne de sammenlåsende komponenter brydes fra hinanden og genbruges igen, og det genbrugte klæbemiddel mistede stort set intet af sin kraft.

Forskerne mener, at en årsag til denne usædvanlige klæbeeffekt, især ved lave temperaturer, er et resultat af de specifikke supramolekylære interaktioner, der er i spil. Især den tætte sammenlåsning af komponenterne drev vand ud af proteinet. Dette betød, at ingen iskrystaller var i stand til at danne sig, når de blev frosset - som i frostvæske - hvilket i mange konventionelle lim ville føre til for tidlig revnedannelse.

Forskerne foreslår, at dette nye klæbemiddel kan anvendes til fremstilling af specielle dele, der vil være udsat for meget svingende forhold under brug; for eksempel de brede temperaturområder, som rumfartøjer udsættes for. + Udforsk yderligere

En ugiftig lim til krydsfiner – fra glukose, citronsyre