可持续地解决粘性问题
胶水将世界粘合在一起。如果没有粘合剂，现代人类文明的大部分——包括我们的手机、汽车、家具、墙壁和送到我们家门口的包裹——就会分崩离析。
所有这些粘合剂的问题在于它们不可持续。由普渡大学科学与材料工程学院化学教授乔纳森·威尔克(Jonathan Wilker)领导的化学家团队旨在通过一种全新的、完全可持续的粘合剂系统来改变这一现状。该团队的研究结果发表在《自然》杂志上的一篇论文中。
“我们目前的粘合剂会造成各种环境问题，”威尔克说。“几乎所有胶水都是石油基的，不会降解。我们产品中的粘合材料保持粘在一起。因此，我们无法回收放入回收箱的许多材料。废弃的产品将在垃圾填埋场中存放几个世纪，有时还会产生海洋微塑料。”
威尔克和他的实验室花了数年时间研究粘性物质的科学，分析粘附的海洋动物，如贻贝和牡蛎，并试图创造出更好、可持续、价格实惠的粘合剂，其效果与五金店的任何胶水一样好。他的实验室里有一个抽屉，里面放着那些商业胶水，这些胶水散发出强烈而熟悉的气味。
“这些胶水中的挥发性石化产品可能有，这是当前技术的另一个问题，”威尔克说。一个例子是常见的建筑材料胶合板，它是由用甲醛基粘合剂粘合在一起的木块形成的。新建房屋会释放甲醛，使居民接触到这种致癌物质。
这些物质对环境和人类健康都有害。然而，人们和公司习惯于使用传统的粘合剂;它们坚固、易于生产且相对便宜。任何新的粘合剂都必须至少与传统产品一样有效，这就是威尔克保留抽屉的原因：并排测试它们与创新物质的关系。
“通过研究大自然如何制造粘合剂，我们正在学习如何为未来社会设计新技术，”威尔克说。“考虑到当前胶水产生的所有问题，我们感到有义务创造出更好的东西。理想情况下，新型粘合剂应是生物基且无的。强度应与当前产品一样高。然后，我们希望在需要时将它们牢固地粘合在一起，并且在需要时也能够将基材分开。为了产生影响，我们要解决的进一步设计限制是成本需要较低并且所有起始化合物都可以大规模使用。”
在对一系列不同的生物来源和可持续成分进行一系列实验后，该团队最终选择环氧化大豆油作为主要成分。环氧化豆油已在全球大规模生产。对于他们的工作，他们可以购买的最小容器是一桶 55 加仑的物质。由于每次实验仅使用少量环氧化大豆油，因此经过几年的测试，桶中的液位仅下降了几英寸。
威尔克和他的团队将环氧化大豆油添加到苹果酸中，苹果酸是一种以赋予苹果酸味而闻名的化合物。然后他们添加了单宁酸，以提供贻贝用来将自己附着在岩石上和彼此之间的化学物质。单宁酸是单宁酸的一种成分，常见于树木、红酒和红茶中。这三种成分共同构成了一种廉价、有效、可扩展、易于生产且完全可持续的粘合剂。
“如果在正确的条件下将这些成分组合起来，就可以制造出与环氧树脂一样坚固的粘合剂，”威尔克说。环氧树脂通常被认为是性能最高的粘合剂。“所有组件都是生物基的、安全的，并且已经可用于火车车厢秤。优点是粘合剂很容易制作。基本上，你可以混合并加热这些成分。” 其他生物基化合物也可以与环氧化大豆油一起使用，产生一整套新型可持续粘合剂。
为了测试粘合剂的性能，科学家们将木材、塑料或金属等物体粘合在一起，然后使用仪器来破坏粘合并测量力。在许多情况下，他们的新型粘合剂表现良好，有时与传统的有粘合剂(如强力胶和环氧树脂)类似，甚至更好。进一步的研究将完善该系统，并努力最大限度地提高从医疗创新到工业材料再到包装等领域的社会和环境影响。他们团队的创新可能为建立一个更可持续的系统铺平道路，使世界团结在一起。
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