Вино-клей для волос и пластырь для ямы: как устроены липкие технологии

Благодаря мидиям – двустворчатым моллюскам из морских и пресных вод – американские ученые создали мощный супер-клей, который работает даже под водой. Причем, цепкий состав можно включать и выключать, как свет в коридоре.

Каких высот удалось достичь исследователям в липком деле? Каким образом мидии и бабочки помогут в ремонте кораблей? И сколько нужно клея, чтобы перестать лысеть? Рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Ковер вместо асфальта

В Индии разразился настоящий скандал. Жители деревни в штате Махараштра вскрыли аферу местных коммунальщиков. Те решили не тратиться на покрытие проселочной дороги и застелили ее…ковром! А чтобы подлог никто не заметил, присыпали сверху асфальтной крошкой.

"Только посмотрите, какой у нас здесь асфальт – его можно свернуть руками в рулон! Просто нарочно не придумаешь!" – говорит местный житель.

В свое оправдание такой "асфальт" индусы назвали особой немецкой технологией. Правда, непонятно, на что рассчитывали горе-строители. Метод, конечно, оригинальный, но не рабочий – ямы под ковром не спрячешь. Но сделать дороги гладкими можно с помощью липких технологий.

Пластырь из битума для ремонта дорог

В Америке ямы не латают асфальтом, на них клеят пластырь. Сначала рабочие очищают рытвину от грязи, а затем засыпают ее угольной смесью и утрамбовывают. А сверху приклеивают мембрану из битума на основе стекловолокна. Этот материал не пропускает влагу, а значит, асфальт не пойдет новыми трещинами.

"Надежность асфальта зависит от его водонепроницаемости. Чем больше в материале открытых пор, тем больше влаги он впитывает. При понижении температуры вода замерзает и расширяется в объеме. И покрытие буквально трескается изнутри. Битум из стекловолокна вообще не имеет микроотверстий для влаги. Он намного надежнее привычных нам асфальтовых заплаток. Пластырь прослужит десять лет и поможет сэкономить на ремонте дороги", – рассказал инженер-строитель округа Таскалуса Скотт Андерс.

Мидии и бабочки для подводного клея

В феврале этого года у берегов Австралии во время испытаний у танкера "Бугенвиль" отвалился гребной винт. Махина перевозила сжиженный газ, и все могло обернуться экологической катастрофой. Судно весом почти пять тысяч тонн пришлось экстренно буксировать на стоянку. Но будь у рабочих тюбик со специальным клеем, тягач бы не понадобился.

Самое удивительное, что спасти габаритную технику могли бы… мидии. Известно, как трудно оторвать ракушку от камней. Все дело в очень прочных белковых нитях, которые выделяют морские обитатели. Так называемый биссус застывает в воде практически до состояния цемента, и поэтому моллюски намертво прилипают к любой поверхности.

Ученые из Университета Тафтса настолько вдохновились способностями мидий, что разработали подводный клей с такими же свойствами. Правда, белок для суперлипкого вещества они позаимствовали не у моллюсков, а у бабочек. Нити тутового шелкопрояда тоже клейкие, но их проще добыть.

Химики добавили в белок хлорид железа и полимеры дофамина. Такая смесь быстро схватывается и, как биссус моллюсков, затвердевает под водой.

"Этот композит подходит для металлов, стекла и камня. Он эффективнее, чем большинство синтетических клеев. По пределу прочности растяжения скрепленные материалы не уступят граниту или бетону. Чтобы соединить поверхности между собой, на каждый квадратный сантиметр достаточно нанести всего пару капель. Силы состава хватило бы, чтобы приклеить винт австралийского танкера. Композит можно будет использовать даже для ремонта подводных трубопроводов", – сообщил профессор кафедры биомедицинской инженерии Университета Тафтса Фиоренцо Оменетто.

Клей и вино для борьбы с облысением

Липкие технологии помогут не только починить технику и коммуникации. Они справятся с главным мужским страхом.

К тридцати годам с выпадением волос сталкивается каждый второй мужчина. В Южной Корее знают, как вернуть густую шевелюру. Ее надо просто приклеить… вином. Химики смешали липкий состав из полимеров и дубильной кислоты – ее еще называют танинами. Эти вещества есть в кожуре ягод, и именно они придают виноградному напитку вязкость.

"Клей используют для имплантации здоровых волосяных фолликул. Их пересаживают в кожу головы и закрепляют липким составом. Благодаря высокой биосовместимости с эпидермисом, материал не вызывает воспаления, в отличие от своих синтетических аналогов, поэтому фолликулы быстро приживаются. Клей уже протестировали на животных. И он действительно увеличил густоту шерстяного покрова", – отметил профессор факультета химической и биомолекулярной инженерии Корейского института передовых технологий Санг Юп Ли.

Состав, который склеивает и расклеивает материалы

В Японии разработали состав, который склеивает и… расклеивает материалы обратно. Но главное – делает это по команде.

В программе показаны кадры, на которых сорокакилограммовую гантель держат две скрепленные между собой пластины. Так клей работает в режиме включения. Но стоит посветить на него ультрафиолетом, вещество сразу станет мягким, или другими словами выключится. Пластины разъединятся и отпустят груз.

"Этого удалось добиться благодаря полимеру из кофеиновой кислоты. Она содержится во многих растениях и помогает образовывать и разрывать поперечные связи в молекулах. Если направить на клейкое вещество лучи с длиной волны в три с половиной сотни нанометров, то оно станет твердым и будет удерживать предметы. А если излучение уменьшить, то липкая пленка, наоборот, станет мягкой. При этом вещество можно снова включить и склеить материалы повторно", – пояснил научный сотрудник исследовательской лаборатории полупроводниковых материалов Японского Национального института материаловедения Есия Кавасима.

Пока японское ноу-хау тестируют. Тяжелые предметы липкий состав держит 72 часа. Потом его снова облучают ультрафиолетом. Но трое суток – это слишком мало. Для габаритных конструкций нужно что-то понадежнее. И такое вещество уже есть.

Российский суперпрочный клей-пленка

В начале мая 2022 года во Флориде не смогли запустить космический корабль. Он просто не доехал до стартовой площадки. По пути у техники отвалилась часть иллюминатора, и аппарат отправили на ремонт. Но если бы американцы воспользовались российской разработкой, откладывать полет не пришлось бы.

"На него можно приклеивать сотовые конструкции, собирать, трехслойные, например. У нас выглядит в виде такой вот пленки. Наносим его на обшивку. Убираем вспомогательные материалы. И приклеиваем соты. Далее данную конструкцию надо поместить в печь, либо в автоклав, чтобы нагреть и отвердить", – объяснил принцип работы клея-пленки ведущий инженер химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Эрдни Эрдни-Горяев в эксклюзивном интервью РЕН ТВ.

Чтобы получить высокопрочный клей-пленку для космических аппаратов, московские химики смешали в реакторе отвердители и так называемые бисмалеимидные смолы. Эти полимеры держат склеенные материалы даже при температуре в 250 градусов Цельсия. А если нужно соединить что-то покрупнее, инженеры используют вспенивающийся клей – тоже из бисмалеимидов.

"В конструкции данного экрана применяются как композиты на основе бисмалеимидных связующих, так и клеи, пленочный и вспенивающийся. Пленочный клей предназначен для соединения сотового заполнителя и композитных обшивок. Вспенивающийся клей предназначен для соединения различных частей сотовых блоков между собой. Лобовой теплозащитный экран нужен для того, чтобы при входе в плотные слои атмосферы космический аппарат воспринимал аэродинамическую и тепловую нагрузки", – уточнил научный сотрудник Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Михаил Козлов.

Российская разработка эффективна не только для композитов и пластика. Бисмалеимидным составом можно клеить металл – полимеры выдерживают даже двухтонный груз. Правда, привычные болты он пока не заменит. Но московские ученые хотят сделать состав еще прочнее. И кто знает, возможно, благодаря российскому клею ремонтные работы на Марсе колонизаторы будут проводить за считанные секунды.

О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.