普通膠粘劑只能用于干燥條件下的粘接，如果處于水下或潮濕狀態，則無法濕潤甚至不能粘接。而水中膠粘劑則可在潮濕界面和水下環境進行粘接。在美國海軍研究辦公室(ONR)的支持下，一位研究人員從自然界的生物中受到了啟發，開發出了一種在濕潤時仍能保持粘性的粘合劑。
密歇根理工大學生物醫學工程助理教授布魯斯·李(Bruce Lee)博士，使用貽貝生產的蛋白質制造出了一種可逆的合成粘合劑，它不僅可以在水下仍然保持牢固粘結，而且可以用電流實現粘合的控制。
“水下智能膠“ 誕生 粘合劑領域獲科研新突破
美國海軍研究辦公室生物材料和生物技術項目經理勞拉·基恩克(Laura Kienker)博士說，“仿生合成粘合劑(模擬自然過程的合成方法)一直是開發濕粘附材料的重要手段。李博士研究的獨特之處在于，他開發的這種仿生濕粘合劑，可以響應于所施加的電流，能夠快速而且反復地實現與各種表面的結合與分離。對于海軍與海軍陸戰隊來說，這種材料具有非常廣泛的非醫療和醫療用途。”
和藤壺類似，貽貝會附著在巖石，碼頭或者船體上，這是一種十分常見的自然現象，稱為生物淤積。貽貝會分泌一種天然液態的強力膠，結合其極具彈性的纖維，即足絲，可以在鹽水和淡水環境中表現出相近的粘合能力，同時貽貝還可以輕易地粘附在堅硬或者柔軟表面，并且強大的粘附力足夠承受最惡劣的海洋條件。
貽貝超強的粘附能力的秘密來自簡稱為二羥基苯丙氨酸(dihydroxyphenylalanine，簡稱DOPA)的氨基酸。DOPA是將強力膠和足絲緊固到某一位置的關鍵所在。而從化學結構上看，DOPA則是多巴胺的近親，這是一種幫助控制人類大腦快感和獎勵機制的神經遞質。DOPA還使得貽貝分泌物具有內聚性和外粘性 - 意味著它們可以粘附到其自身和其他表面。
李博士和他的研究團隊將DOPA與聚合物，如聚酯和橡膠等進行混合，制備出了在濕潤時保仍具有粘合能力的合成膠。實驗室測試表明，這種材料可以附著到各種表面，包括金屬，塑料，甚至肉和骨頭。
“這種合成粘合劑的一個非常有價值的特點在于，它十分多樣化，”李博士說。“我們可以根據需要改變化學成分，使其具有剛性或柔性，同時仍保持其整體強度和耐用性。”
李博士和他的團隊現在正試圖弄清楚如何使用電流創建一個化學“開關”，通過瞬間改變DOPA分子，實現隨意控制粘合劑的粘性或者分離。到目前為止，他們已經能夠通過調節粘合劑的pH平衡來實現這一點，但是他們現在仍然在努力實現電刺激的控制。
“這項工作的新穎之處在于，到目前為止尚未有可用的水下智能粘合劑”李博士說。“我們向粘合劑中添加的化學物質，使其可逆地發生粘合和脫粘，這一點是相當新穎的。”
李博士設想這種“智能膠”將擁有多種用途。它可以將水下傳感器和裝置綁定到船舶和潛艇的船體，或幫助無人駕駛的船舶在巖石海岸線或在偏遠地區停靠。
這種可以隨意粘合和脫落的粘合劑還可能具有潛在的醫學應用。它可以用做新型繃帶，比如當人出汗或變濕時，它仍然能夠保持附著，并在移除敷料時，能夠減少人們的痛楚。將來某一天，智能膠甚至可能可以用來連接假肢和生物測定傳感器，或縫合外科傷口。
由于李博士在粘合劑領域做出的突出貢獻，他被授予為海軍研究院青年研究員項目2016年獲獎者。這是一項在業內十分有分量的獎項，該獎項授予那些具有杰出研究潛力，并且做出了有助于提升海軍實力的創新和尖端研究的科學家和工程師們。
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