香港中文大学(深圳)与长应化所研制AUA材料,无需外力水下自动粘附
香港中文大学(深圳)与长应化所研制AUA材料,无需外力水下自动粘附
近些年,水下施工和海洋探测等活动日益增多,但水下胶粘剂的问题却成了制约发展的瓶颈。目前的水下胶粘剂需借助光、热固化或外力,这在复杂的水下环境中往往显得力不从心。而新出现的自动水下粘附材料,或许能解决这一难题,这无疑为水下相关行业带来了新的希望。2023年,在香港中文大学深圳校区等地,研究人员对这种材料进行了测试,发现它与目标基材接触后,粘附能力出现有趣的变化,24小时后能提升超过五倍。
近些年,水下施工和海洋探测等活动日益增多,但水下胶粘剂的问题却成了制约发展的瓶颈。目前的水下胶粘剂需借助光、热固化或外力,这在复杂的水下环境中往往显得力不从心。而新出现的自动水下粘附材料,或许能解决这一难题,这无疑为水下相关行业带来了新的希望。
材料特性与机制
该材料具备多项理想的自动水下粘附特点。它能吸收粘接面的水合层,并且当水分子进入后,疏水单元发生一系列奇妙变化,与基材产生较强的疏水作用。2023年,在香港中文大学深圳校区等地,研究人员对这种材料进行了测试,发现它与目标基材接触后,粘附能力出现有趣的变化,24小时后能提升超过五倍。研究数据表明,它在多种水环境中能持续粘附,这对于应对不同地区和水质状况具有明显优势。
这种材料的特性机理十分值得深入研究。其原理是依靠水诱导的界面相互作用进行重排,其中水不再是破坏者,反而起到了推动作用。这一发现颠覆了以往认为水对水下粘附材料有害的传统观念,实现了理论上的创新。经过不同温度、湿度条件下的数据测试,这一机制都表现出了其稳定性。
材料的稳定性
该材料在水中的稳定性极佳。无论是纯净水、市井之水还是咸海水,其都能保持超过14天的稳定状态。在海洋观测站周边的测试中,它对不同物体均能稳固附着。因此,无论是在淡水区域还是深海之中,这种材料都具有极高的实用价值。
该材料在结构上具有稳固的根基。通过热重分析、玻璃化转变温度测试以及静态力学测试等手段,我们发现水分主要作用于牺牲网络,对原始网络影响微乎其微。这一点从材料内部结构的角度揭示了其在水环境中保持稳定性的原因。例如,某材料实验室对样本材料进行全面检测所获得的数据,充分证明了这一点。
材料亲疏水性差异
材料正反面的亲疏水性差别很大。通过水接触角测试,我们发现了这一现象,这很可能是因为基团在水的引导下排列方向不同所致。这种亲疏水性的不同,对于理解材料的特性至关重要。
为了查找问题的根本原因,我们采用了粗粒化模型进行仿真研究。仿真结果表明,疏水基团和亲水基团在水存在与否的情况下呈现出不同的分布情况,这与我们的预期非常一致。在某个化工实验室中,通过多次实验调整相关参数,我们同样得到了类似的结果,这为深入分析材料性质奠定了坚实的基础。
研究意义
在学术研究领域,这一变化颠覆了许多人对水下粘附的固有看法。过去,人们常觉得水是粘附材料的困扰,而现在,它却成了可以利用的优势。这一发现对聚合物产品工程等学科领域来说,是一次重大的理论创新。同时,它也为众多高校和研究机构重新审视水下材料研究方向提供了宝贵的启示。
从实际应用的角度来看,特种胶粘剂领域为未来的设计和制造带来了新的思路。不少企业正在研发新型水下产品,这种材料可能成为它们的新选择。在未来的工程应用中,对于那些主打回归自然的工程项目来说,它具有广阔的前景。例如,在即将进行的海洋生态修复工程中,它可能会被优先考虑。
材料的发展潜力
就材料改进的潜力而言,我们目前仍有提升其性能参数精确度的余地。比如,交联度和塑化程度等方面,若能在后续研究中进一步优化,材料的适用范围有望扩大。因此,有必要在更多种环境和用途中进行实验,持续挖掘新的可能性。
从产业化的角度来分析,若这种材料要实现大规模生产并广泛使用,成本便成了必须考虑的问题。如何在确保材料性能的同时减少成本,这一点至关重要。这和之前某些新材料在产业化过程中遇到的问题颇为相似。
这种新型水下粘附材料确实给水下领域带来了新的机遇。它的问世,将催生哪些新的水下工程或探索活动?大家对这种材料有没有期待的新用途?欢迎点赞、转发,并在评论区热烈讨论。