
香港文匯報訊(記者 莫楠)傳統黏著劑在水下環境中往往表現欠佳,難以維持持久穩定的黏合效果。日本北海道大學研究團隊近日取得重大突破,成功開發出一款具有卓越黏著性能的水凝膠(hydrogel)。這項研究成果不僅榮登國際頂尖期刊《自然》(Nature)封面,更透過一項別開生面的小黃鴨實驗驗證了其超凡性能。研究人員將一隻黃色小鴨固定在海岸礁石上,橡膠鴨在海岸礁石經受365天海浪沖刷後,仍紋絲不動;凝膠在另一實驗中還成功封堵高壓水管裂縫,並在重複黏貼使用中保持性能穩定,展示了強大的應用潛力。
研究融合了分子生物學與人工智能(AI)兩大前沿領域。研究團隊首先對美國國家生物科技資訊中心蛋白質資料庫中近25,000種來自古菌、細菌、真核生物及病毒的黏著蛋白(adhesive protein)序列進行系統分析,從中篩選出關鍵的胺基酸序列特徵。基於這些天然黏著劑的分子設計原理,科研人員成功合成出180種水凝膠,其初始黏著性能已超越多數現有材料。
其後,團隊引入機器學習技術,對水凝膠性能進行深度優化,使得其水下黏著強度突破1百萬帕斯卡(MPa)的驚人水平。若將這種水凝膠裁切成郵票大小,理論上可承受重達63公斤的成人重量,展現出卓越的承載能力。
此外,該水凝膠對無機材料、塑膠、金屬等多種基材均展現出色黏性,且不受淡水或海水環境影響。更值得注意的是,小鼠皮下植入實驗證實其具有良好的生物相容性,為手術黏合劑、傷口敷料等生物醫學應用開闢新途徑。
目前,北海道大學已為該技術申請專利,預計將推動黏著材料領域的技術革新。雖然在材料厚度優化等方面仍有改進空間,但這項研究無疑為解決各類「脫膠」難題提供了革命性的解決方案。
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