科學研究 - 受「厚殼貽貝」啓發，中國人在日本開發出可在海水中反復使用的粘合劑

日本北海道大學創成研究機構化學反應創成研究基地（WPI-ICReDD）和北海道大學研究生院先端生命科學研究院的研究員範海龍，與北海道大學創成研究機構化學反應創成研究基地、北海道大學研究生院先端生命科學研究院及北海道大學國際合作研究教育局的龔劍萍教授等人組成的研究團隊，開發出了可在海水中快速牢固粘合，而且能重複使用的新型粘合劑。

厚殼貽貝和藤壺等海洋附着生物透過分泌名爲「粘附蛋白」的粘合劑，可以牢固地粘附在海水中的岩石上。而大多數人造粘合劑雖然在空氣中能牢固粘結材料，但無法在水中和海洋中使用。

研究團隊透過「相鄰共聚法」（利用了陽離子單體與芳香環單體會形成弱復合體的特性），獲得了陽離子位點與芳香環相鄰排列的高分子量化合物（圖1）。調查發現，這種化合物在海水中能蠻力吸附到玻璃上。接下來，研究團隊透過使該化合物在水中交聯並固化，合成了帶伸縮性的凝膠狀粘合劑（圖2）。

圖1：利用陽離子位點（＋）與芳香環的相鄰共聚製作的粘合劑的化學結構模式圖。

圖2：此次開發的新型粘合劑。

研究團隊利用該粘合劑在海水中對多種固體實施粘接試驗發現，可以與金屬、石頭（陶瓷）、玻璃、塑膠等帶負電的固體快速、牢固地粘結。粘結強度非常高，最大約達到60kPa（每平方公尺粘結面可承受6噸的重量），而且還可以反復剝離和重新粘結。圖3是實際粘結情況。此次合成的凝膠狀粘合劑與黏著物（玻璃塊）只需在海水中按壓5秒即可牢固粘附到一起，雖然粘合面積僅約1/4個1元硬幣大小，但能承受約500g的玻璃塊。而採用陽離子位點與芳香環隨機排列的高分子量化合物時，則不具備這麼強的粘結力。這表明，該化合物在海水中實施的高粘結強度源於陽離子位點與芳香環相鄰共聚排列的結構。