新方法使用“电黏附”连接软材料

“手指机器人”可以通过电黏附选择性地“拾取”相反电荷的胶囊，然后通过反转极性来“放下”这些结构（视频截图）。图片来源：美国化学会

科技日报记者 张佳欣

美国马里兰大学研究人员在《ACS应用材料与界面》上发表的报告中称，现在有了一种全新的方法，不需要胶水即可将黏稠的东西“焊接”在一起。他们展示了一种通用的“电黏附”技术，只需通过电流就可以将软材料相互黏合在一起。

无论是黏合塑料、织物、木材还是其他材料，几乎总有一种胶水能派上用场。但当材料是柔软的，比如组织或人造器官，事情就会变得有点棘手。3D打印等策略可通过一次性将整个结构（如器官）融合在一起，完全不需要胶水，但这一过程缓慢又费力，也需要先进的技术设备。

另一种选择是电黏附，即使用电场将相反带电的材料保持在一起，在材料的组成部分之间形成连接。过程可能涉及化学键，如离子键，或更多的物理连接，如将聚合物链缠绕在一起，只需一个家用电池和铅笔芯即可。

研究小组测试了一种凝胶，以及3种由海藻酸盐或壳聚糖制成的胶囊。这两种胶囊都是天然存在的聚合物，要么带正电，要么带负电。当连接到石墨电极上并暴露在10伏特电场中约10秒时，相反带电的材料黏在了一起。

研究小组利用电黏附将毫米级的胶囊以3D方式组成了坚固的结构，这比任何替代技术更快速、更容易。这种连接力强到足以承受重力，且可能持续数年。此外，通过颠倒电力流动，这种连接力可被“破坏”，因此可消除和修复组装过程中的任何错误。

电黏附还可用于带电软物质的选择性分类。例如，“手指机器人”可通过电黏附选择性地“拾取”相反电荷的胶囊，然后通过反转极性来“放下”这些结构。

总的来说，此项研究展示了如何使用电场连接软物质而不需要黏合剂或胶水。研究人员表示，这证明了电黏附的普遍性，有朝一日可能会用于机器人和组织工程。