全球觀點：●擅長黏結軟材料 ●黏合方向可逆轉“電黏附”：不需膠水的黏結新技術

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膠水是人們生產生活中常使用的一種重要材料，與傳統的黏結工藝相比，使用膠水黏合材料可以降低生產成本，提高生產效率，同時提高產品的質量和可靠性。

當被黏合物是塑料、織物、木材等材質較硬的材料時，我們可以使用膠水對其進行黏合?？僧敱火ず喜牧系牟馁|是柔軟的，例如人體組織或人造器官以及某些新型機器人材料，那么僅依靠膠水就遠遠不能滿足需求。目前，在不使用膠水的情況下，可以通過3D打印技術一次性將整個結構融合在一起，但這一過程不僅需要先進的技術設備予以支撐，而且還費時費力。因而，探索一種新型可黏合軟材料的技術，是各國研究人員關注的焦點。

近年來，有國外研究人員先后在《自然·通訊》和《ACS應用材料與界面》上發表的文章中稱，其探索出一種電黏附（EA）技術，不需要膠水就可將黏稠、柔軟的東西“焊接”在一起。這種技術在黏合材料為相反電荷的情況下，通過在電場中使用低電壓快速誘導陽離子和陰離子在材料之間形成連接，使兩種材料在極短時間內牢牢黏附在一起，這種黏附強度可以超過20kpa，足以承受重力，甚至可能持續數年。這種黏附技術可以將毫米級的膠囊以3D方式組成堅固的結構，并比目前已知的任何替代技術都更快速、更容易。

研究小組發現，將3種由海藻酸鹽或殼聚糖制成的膠囊（一種由帶電生物聚合物與多價離子或帶相反電荷的表面活性劑絡合而形成的毫米級球體），連接到石墨電極上并暴露在10伏特電場中約10秒時，盡管接觸面積很小，但這兩種材料黏合在了一起。在去除電場后，這種黏附力無限期地持續存在。

此外，電黏附技術還可用于帶電軟物質的選擇性分類。研究人員制成了一種“手指機器人”，在該機器人最外層為陰離子凝膠，當機器人接觸到陽離子結構時，就會產生電黏附現象，從而在材料堆中準確地“拾取”帶有相反電荷的膠囊，然后可通過反轉極性來“放下”這些結構。

黏合技術可逆，是這一發現的亮點。研究人員發現，通過切換電場的極性就可以逆轉這一黏合。他們在互相黏合的膠囊上通入與電黏附相反極性的電流，當其暴露在10伏特電場中約30秒時，這種黏附力就會被消除，因此使用電黏附技術可以消除和修復組裝過程中出現的任何錯誤，這一點是其他黏合方式無法比肩的。但這種技術的局限性在于，想要實現電黏附技術，被黏合的兩種材料必須具備相反的電荷極性，反之則不能實現。因此，如何使電黏附技術在更多的材料中得以運用，還需要進一步的研究探索。

隨著社會的發展和科技的進步，相信在不久的將來，電黏附技術將更加成熟和完善，各種棘手的材料都可以通過這項技術進行黏合，并在組織工程、機器人和醫學方面得到更加廣泛的應用。

上圖：“手指機器人”通過電黏附技術選擇性地“拾取”相反電荷的膠囊。 資料圖片（劉 柳 王梓嘉 黃辛舟）

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