Onderzoekers hebben een supramoleculaire lijm ontwikkeld die recyclebaar is en uitstekende lijmeigenschappen heeft bij een breed temperatuurbereik, van vloeibare stikstof (−196 graden Celsius) tot ovenhete temperaturen (200 graden Celsius). Zoals het team rapporteert in het tijdschrift Angewandte Chemie , heeft de lijm zijn efficiëntie gekregen door een uitzonderlijk nauwe in elkaar grijpende moleculaire componenten tijdens het uitharden.

In tegenstelling tot standaardlijmen, creëren supramoleculaire lijmen geen hechting doordat de moleculaire componenten met elkaar verknopen. In plaats daarvan vormen ze tijdens het uitharden een hechte zelfassemblage, als puzzelstukjes die in elkaar passen. Onderzoekers zijn geïnteresseerd in dergelijke supramoleculaire systemen omdat ze duurzaamheid en aanpasbaarheid bieden en de individuele uitgangsstoffen in principe weer kunnen worden teruggewonnen en hun chemisch gedrag kan worden aangepast. Tot op heden zijn de prestaties van dergelijke lijmen echter op zijn best behoorlijk geweest, om nog maar te zwijgen van het feit dat ze sterk afhankelijk zijn van de omgevingsomstandigheden.

De nieuwe supramoleculaire lijm, ontwikkeld door een onderzoeksteam onder leiding van Kai Liu van de Tsinghua University, Beijing, China, bestaat uit twee componenten, waaronder een klein eiwit dat wordt gesynthetiseerd in bacteriën die voor dit doel zijn gemodificeerd. De andere component is een kroonether - een ringvormig molecuul dat zich goed om een ​​ander molecuul kan wikkelen, net als een kroon op het hoofd van een koningin.

De onderzoekers observeerden deze knusse interactie tussen de moleculen in hun adhesieve systeem. Door de kroonether en het eiwit samen toe te voegen en de oplossing voor uitharding te verwarmen, raakte de kroonether verankerd aan het oppervlak van het eiwit. Het team merkte op dat het eiwit en de kroonether zo stevig aan elkaar waren gebonden door hun tegengestelde ladingen en andere moleculaire interacties dat ze een nieuwe, in elkaar grijpende structuur vormden, die de eiwitten aan elkaar "laste".

Het resultaat was een buitengewoon sterk hechtend effect. Aan elkaar gelijmde stalen platen waren bestand tegen hoge afschuifkrachten bij kamertemperatuur, in vloeibare stikstof en bij 200 graden Celsius. De lijm werkte voor verschillende materialen, en ook onder water. Een dergelijk breed spectrum van werkomstandigheden wordt zelden bereikt, zelfs niet met gespecialiseerde lijmen, en is zeker een primeur voor supramoleculaire lijmen. Veelbelovend was dat de in elkaar grijpende componenten uit elkaar konden worden gehaald en opnieuw konden worden gerecycled, en de hergebruikte lijm verloor vrijwel niets van zijn kracht.

De onderzoekers zijn van mening dat een van de redenen voor dit uitzonderlijke adhesieve effect, vooral bij lage temperaturen, een gevolg is van de specifieke supramoleculaire interacties die in het spel zijn. In het bijzonder de strakke in elkaar grijpende van de componenten dreef water uit het eiwit. Dit betekende dat er zich geen ijskristallen konden vormen wanneer ze bevroren waren - zoals in antivries - wat in veel conventionele lijmen zou leiden tot voortijdig barsten.

De onderzoekers suggereren dat deze nieuwe lijm kan worden toegepast bij de vervaardiging van speciale onderdelen die tijdens het gebruik onderhevig zullen zijn aan sterk wisselende omstandigheden; bijvoorbeeld de brede temperatuurbereiken waaraan ruimtevaartuigen worden blootgesteld. + Verder verkennen

Een niet-giftige lijm voor multiplex - van glucose, citroenzuur