你是否经历过胶带粘住就难以取下的烦恼?传统胶带虽然方便实用,但它们在使用后难以揭除且经常留下难以清理的残胶,这一问题长期以来困扰着许多用户。记者了解到,西安交大研究团队在智能粘附研究中取得新进展,成功开发出一种智能胶,可实现瞬间粘合,轻松分离!

智能胶带 受访者供图

医疗手术和生物医学工程中,开发既安全又可靠的临时粘合技术依然面临着严峻的挑战。传统的粘合技术,如缝合和使用生物胶,虽然广泛应用于临床,存在着手术程序复杂、恢复时间较长或易引起组织排斥反应的风险。

近年来,随着合成生物学和智能材料科学的快速发展,学者们开始探索新型的粘合方法,希望为患者提供更为精准、可控且对生物组织友好的粘合方案。“在医疗领域尤为显著,例如用于皮肤监测的传感器和作为手术线替代品的生物胶带,这些应用不仅需要在使用时保持强力和稳定的粘合效果,而且在不需要时也能轻松地被移除。”西安交通大学秦立果研究团队的卢山博士向记者介绍,这一发展趋势推动了对粘合材料更高标准的追求,以满足现代医疗和健康监测中对便捷性和功能性的双重要求。

针对粘附技术的先进需求,西安交通大学秦立果团队成功开发出了一种智能粘附材料。这种材料的核心创新在于其能够通过电控制,实现与物体间的快速粘附及轻松分离,为粘附技术领域带来了一次重大突破。

卢山博士、王征博士、秦立果副教授在研究工作中。 受访者供图

记者了解到,该团队采用了一种可控离子迁移的控制电场方法实现了生物界面的快速粘附与分离。在模拟生理盐水条件下,阴离子性的卡拉胶水凝胶在正向电压作用下,可形成低电压以及可控的离子迁移,由此获得了界面间稳固的粘合力。而在反向电压作用下,可轻松、快速分离。研究人员通过电化学分析并阐明了其可逆电附着的机制。在电场(正向电压)和pH值变化下,粘合界面之间双离子层形成。当施加反向电压时,由于离子迁移和扩散,双离子层被破坏,导致附着强度降至低于0.1 kPa,从而发生分离。此外,该粘合系统展现出了卓越的机械稳定性和电化学稳定性,历经1000个循环后,其电荷存储能力的变化小于7%。通过一系列实验,充分验证了这种新型胶带在皮肤及各类器官表面的粘附性和可逆性,展示了其在医疗健康监测和治疗等领域的巨大应用潜力。近日,相关研究成果以《由低离子浓度迁移实现的电可逆粘附在生物医学上的应用》为题发表于国际权威期刊《化学工程》。西安交通大学现代设计及转子轴承教育部重点实验室为第一通讯单位,西安交通大学机械学院在读博士生卢山为第一作者,秦立果副教授为通讯作者。

“这项研究在精确控制粘附过程的技术上实现了创新,特别是其在医疗领域内的应用前景,将为未来的治疗方法和医疗手术带来革命性的改变。”医疗领域相关人员表示。

记者了解到,未来,该团队将计划进一步扩展这种智能胶带的应用范围,目标不仅限于医疗领域,还将探索其在工业应用中的潜力,特别是在攀爬机器人等领域。“通过将这项研究成果转化为实际的产品和技术,希望能够为各行各业带来更加广泛的应用,开启粘附技术新的应用时代。”卢山说。

责任编辑:黄蕊