AFM | 良渚实验室洪逸/欧阳宏伟团队发明蜗牛黏液的凝聚物有望作为无有机溶剂的天然粘合剂
本文转自良渚实验室
粘合剂在日常应用中扮演着必不可少的角色，但传统粘合剂在生产、使用和处理等环节存在一定的环境污染等问题。为了解决这些挑战，研究人员寻求从可再生资源中开发高性能粘合剂，这些粘合剂可以在环保条件下可持续地合成。
日前，良渚实验室（实验室科研楼3C区域）/浙江大学洪逸研究员和欧阳宏伟教授发表了一项创新性研究，他们受到蜗牛的启发，开发出了一种具有超高黏附力的生物基胶粘剂（SFA）。这种胶粘剂不仅黏性强，而且从原料来源到使用再到去除都无需化学反应处理，对环境友好。SFA在陶瓷上展示了28 MPa的粘附强度，在从-150°C到300°C的广泛温度范围内展示了强大的粘附性能，并允许重复使用至少10次而不降低粘附性能。此外，SFA可以使用碳酸钠溶液轻松去除，增加了其环保性能。该研究为工业应用、文物修复和有极端温度要求的基材提供高性能、可重复使用的粘合剂创造了新的可能性。相关工作以“Sustainable Snail-Inspired Bio-Based Adhesives with Ultra-High Adhesion”发表在《Advanced Functional Materials》上。
洪逸研究员和欧阳宏伟教授课题组在过去的研究中通过聚谷氨酸和聚赖氨酸制备了一种能够进行组织粘附和修复的光控自粘附水凝胶（Adv. Sci. 2022, 9, 2106115.）。当他们在一次实验中将研究中的聚谷氨酸替换为聚谷氨酸钠盐时，聚谷氨酸钠(γ-PGA)与聚赖氨酸盐酸盐(ɛ-PLL)发生了相分离，相分离后的凝聚物在干燥后具有极强的粘附性。研究者们认为这种类似蜗牛黏液的凝聚物有望作为无有机溶剂的天然粘合剂。研究者首先对粘合剂的合成条件进行了优化。在pH 4-8的范围内，当两种多肽以相等重量混合时，共聚物的产量最高，达到80%。通过能量色散光谱（EDS）和光学显微镜图像来研究SFA的形成机制，发现SFA的形成涉及两种多肽的静电相互作用和氢键作用，从而造成多肽的二级结构改变，形成了液-液相分离，进而形成共聚物（coacervate），而这种二级结构的改变可能SFA粘附性能增强的来源。
图1.SFA作用机理及粘附机理示意图
该论文插图由格索普生物制图团队创作
图2. 基于共聚物的粘合剂的制备与表征
SFA的粘合性能由SFA的内聚力（cohesive force）和SFA的粘附力（adhesive force）决定。其中，内聚力的决定性因素主要是SFA的内部分子作用力。除了投料比和pH的优化，研究者发现γ-PGA和ɛ-PLL的投料浓度会影响SFA粘附强度。相对于较高的投料浓度，低浓度的投料浓度能够增加SFA的粘合性能。研究推测，多肽的高浓度会因为增加的空间位阻（steric hindrance）而抑制γ-PGA和ɛ-PLL之间的分子相互作用。这种空间位阻减少了诸如多肽排列或定向这样的结构变化，以及由此产生的共聚物的粘弹性行为和粘附性为。SFA的使用便捷，通过将其放置在一个基材上并用另一个基材压紧即能够获得5-10 µm厚的粘合剂。SFA在自然干燥或65 ℃烘箱中干燥后，其剪切模量从1700 Pa升至约55 MPa，类似于蜗牛粘液的性能。SFA在陶瓷上的平均剪切粘附强度为27.8 MPa，是迄今为止报道的生物基粘合剂中最高的，甚至高于已报道的氰基丙烯酸基粘合剂的两倍（13 MPa）。除了陶瓷外，SFA在玻璃和钢铁上的粘附强度为4 MPa，与之前报道过的基于生物材料的粘合剂粘合强度相当。通过原子力（AFM）和扫描电镜（SEM）的对材料表面电位和界面结构的进一步分析，研究者认为机械互锁和界面处的氢键结合是SFA黏附力的主要来源。
图3. SFA粘合剂的粘附性能表征
研究者进一步在真实应用场景中验证了SFA的超强粘附性能。SFA成功地将三片陶瓷板粘合在一起，每两片之间重叠面积为3 cm²，在拉伸剪切测试中支撑了一个重75公斤的成年人做引体向上。即使在拉伸测试中重叠面积减半，SFA仍然显示出优异的承载能力。SFA的粘附能力不仅限于日常应用，在特殊的文物修复（陶瓷、骨头等文物）等领域其也能适配。例如，在一个粘附测试中，用SFA粘合的断裂牛股骨在提起一个重20 kg的水桶时依然能保持完整。
图4. SFA在不同场景中的应用
除了能在正常温度下使用，SFA还能在极端温度下保持其性能，并且具有可重复使用性。在100°C和200°C下，SFA没有表现出任何外观变化，剪切强度也没有降低。而在300°C时，SFA经历了碳化，尽管剪切强度降至原值的22%，但仍超过6 MPa。在−150°C的低温下，SFA粘合的陶瓷在结构上保持完整，显示出优异的低温耐受性。
总的来说，这项研究提出了一种创新方法，能够生产出高性能、可重复使用的粘合剂，这些粘合剂来源于可再生材料，建立了一个无污染的粘合剂循环，包括生产、应用和移除。这种粘合剂的开发为可持续材料科学领域带来了新的视角。
浙江大学2020级博士生朱秋文为本文的第一作者，博士生李瑞为共同一作，通讯作者为良渚实验室/浙江大学洪逸研究员和欧阳宏伟教授。本研究得到国家重点研发计划(2023YFE0206700)和国家自然科学基金创新群体等项目（T2121004，92268203）资助。
上海格索普生物科技有限公司致力于提供从科研到临床的专业可视化解决方案，服务于高校、科研院所、医院及企业的客户。
我们的服务：科研绘图 / SCI绘图 / 信号通路图 / 模式图 / 学术海报 / 基金配图 / 论文数据排版 / 医学插画 / 医学漫画 / 医学动画 / 标书作图
本文转自良渚实验室
粘合剂在日常应用中扮演着必不可少的角色，但传统粘合剂在生产、使用和处理等环节存在一定的环境污染等问题。为了解决这些挑战，研究人员寻求从可再生资源中开发高性能粘合剂，这些粘合剂可以在环保条件下可持续地合成。
日前，良渚实验室（实验室科研楼3C区域）/浙江大学洪逸研究员和欧阳宏伟教授发表了一项创新性研究，他们受到蜗牛的启发，开发出了一种具有超高黏附力的生物基胶粘剂（SFA）。这种胶粘剂不仅黏性强，而且从原料来源到使用再到去除都无需化学反应处理，对环境友好。SFA在陶瓷上展示了28 MPa的粘附强度，在从-150°C到300°C的广泛温度范围内展示了强大的粘附性能，并允许重复使用至少10次而不降低粘附性能。此外，SFA可以使用碳酸钠溶液轻松去除，增加了其环保性能。该研究为工业应用、文物修复和有极端温度要求的基材提供高性能、可重复使用的粘合剂创造了新的可能性。相关工作以“Sustainable Snail-Inspired Bio-Based Adhesives with Ultra-High Adhesion”发表在《Advanced Functional Materials》上。
洪逸研究员和欧阳宏伟教授课题组在过去的研究中通过聚谷氨酸和聚赖氨酸制备了一种能够进行组织粘附和修复的光控自粘附水凝胶（Adv. Sci. 2022, 9, 2106115.）。当他们在一次实验中将研究中的聚谷氨酸替换为聚谷氨酸钠盐时，聚谷氨酸钠(γ-PGA)与聚赖氨酸盐酸盐(ɛ-PLL)发生了相分离，相分离后的凝聚物在干燥后具有极强的粘附性。研究者们认为这种类似蜗牛黏液的凝聚物有望作为无有机溶剂的天然粘合剂。研究者首先对粘合剂的合成条件进行了优化。在pH 4-8的范围内，当两种多肽以相等重量混合时，共聚物的产量最高，达到80%。通过能量色散光谱（EDS）和光学显微镜图像来研究SFA的形成机制，发现SFA的形成涉及两种多肽的静电相互作用和氢键作用，从而造成多肽的二级结构改变，形成了液-液相分离，进而形成共聚物（coacervate），而这种二级结构的改变可能SFA粘附性能增强的来源。
图1.SFA作用机理及粘附机理示意图
该论文插图由格索普生物制图团队创作
图2. 基于共聚物的粘合剂的制备与表征
SFA的粘合性能由SFA的内聚力（cohesive force）和SFA的粘附力（adhesive force）决定。其中，内聚力的决定性因素主要是SFA的内部分子作用力。除了投料比和pH的优化，研究者发现γ-PGA和ɛ-PLL的投料浓度会影响SFA粘附强度。相对于较高的投料浓度，低浓度的投料浓度能够增加SFA的粘合性能。研究推测，多肽的高浓度会因为增加的空间位阻（steric hindrance）而抑制γ-PGA和ɛ-PLL之间的分子相互作用。这种空间位阻减少了诸如多肽排列或定向这样的结构变化，以及由此产生的共聚物的粘弹性行为和粘附性为。SFA的使用便捷，通过将其放置在一个基材上并用另一个基材压紧即能够获得5-10 µm厚的粘合剂。SFA在自然干燥或65 ℃烘箱中干燥后，其剪切模量从1700 Pa升至约55 MPa，类似于蜗牛粘液的性能。SFA在陶瓷上的平均剪切粘附强度为27.8 MPa，是迄今为止报道的生物基粘合剂中最高的，甚至高于已报道的氰基丙烯酸基粘合剂的两倍（13 MPa）。除了陶瓷外，SFA在玻璃和钢铁上的粘附强度为4 MPa，与之前报道过的基于生物材料的粘合剂粘合强度相当。通过原子力（AFM）和扫描电镜（SEM）的对材料表面电位和界面结构的进一步分析，研究者认为机械互锁和界面处的氢键结合是SFA黏附力的主要来源。
图3. SFA粘合剂的粘附性能表征
研究者进一步在真实应用场景中验证了SFA的超强粘附性能。SFA成功地将三片陶瓷板粘合在一起，每两片之间重叠面积为3 cm²，在拉伸剪切测试中支撑了一个重75公斤的成年人做引体向上。即使在拉伸测试中重叠面积减半，SFA仍然显示出优异的承载能力。SFA的粘附能力不仅限于日常应用，在特殊的文物修复（陶瓷、骨头等文物）等领域其也能适配。例如，在一个粘附测试中，用SFA粘合的断裂牛股骨在提起一个重20 kg的水桶时依然能保持完整。
图4. SFA在不同场景中的应用
除了能在正常温度下使用，SFA还能在极端温度下保持其性能，并且具有可重复使用性。在100°C和200°C下，SFA没有表现出任何外观变化，剪切强度也没有降低。而在300°C时，SFA经历了碳化，尽管剪切强度降至原值的22%，但仍超过6 MPa。在−150°C的低温下，SFA粘合的陶瓷在结构上保持完整，显示出优异的低温耐受性。
总的来说，这项研究提出了一种创新方法，能够生产出高性能、可重复使用的粘合剂，这些粘合剂来源于可再生材料，建立了一个无污染的粘合剂循环，包括生产、应用和移除。这种粘合剂的开发为可持续材料科学领域带来了新的视角。
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#第三十七届中国国际五金博览会#
展会回顾之参展企业篇 | 广东创汇实业有限公司
展会回顾
3月20日～3月22日，第三十七届中国国际五金博览会于国家会展中心（上海）盛大召开。展会上，创汇展示了公司旗下金钻、银钻、欧士博、诺玛仕等品牌产品，吸引了众多业内人士的关注。营销团队专业而耐心地为每一位客户讲解产品，让客户对创汇产品有了更深的认识。来自全国各区域的客户明确表示对我司产品有浓厚的兴趣，并有意与我司达成合作意向。
关于创汇
广东创汇实业有限公司是一家集树脂磨具生产、研发、销售和服务于一体的中港合资企业，始创于1994年，营销网络遍布全球40多个国家，国内共有300多个一级经销商，覆盖30多个省市和地区。旗下主导产品“金钻”、“银钻”、“诺玛仕”、“欧士博”品牌，树脂磨具产品销量位居全国前列。
创汇拥有先进的自动化工装设备和工艺技术、雄厚的技术与人才实力，建立了一支具有专业化、科学化、勇于创新技术的研发团队，始终以“开创中国磨具生产自动化的新时代”为宗旨，赢得了客户的深厚信赖，获得了政府部门的高度认可，2012年，创汇中山三角新工业园项目获得国家发改委、工信部、财政部全国首批19个重点智能制造装备扶持项目之一，开创了中国磨具生产自动化的新时代。
2016年获得国际ISO14001环保证书，2017年被中山市认定为市级企业技术中心，2018年被广东省认定为省级工程技术研究中心，2019年被广东省认定为省级企业技术中心和高新技术企业。2021年实现模块化全自动生产以提高企业效率，创汇第二期园区建设新增数个磨具智能化生产厂房。2022年被认定为省级专精特新中小企业。创汇致力于实现5G+智慧工厂，运用ERP企业资源计划系统及MES智能制造执行系统精益生产，向智能无人车间迈进。创汇的环保废气治理系统，全自动处理废气及废气监测的环保处理技术处于全国前列。
真诚携手，共赢同享，创汇将继续秉承“创造磨具新时代”的专业定位，充分利用人才、技术、科研、创新和品牌的综合优势，不断将优秀产品贡献社会，为广大客户提供高效优质的产品和服务，与您携手共进，同创辉煌!
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2016年获得国际ISO14001环保证书，2017年被中山市认定为市级企业技术中心，2018年被广东省认定为省级工程技术研究中心，2019年被广东省认定为省级企业技术中心和高新技术企业。2021年实现模块化全自动生产以提高企业效率，创汇第二期园区建设新增数个磨具智能化生产厂房。2022年被认定为省级专精特新中小企业。创汇致力于实现5G+智慧工厂，运用ERP企业资源计划系统及MES智能制造执行系统精益生产，向智能无人车间迈进。创汇的环保废气治理系统，全自动处理废气及废气监测的环保处理技术处于全国前列。
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#山亭发布# 【山亭一企业受邀出席联合国会议】
前不久，联合国环境规划署（UNEP）在瑞士日内瓦国际环境之家召开研讨会议，共同探讨如何通过发展绿色生产方式应对气候变化和环境挑战。
令人意外的是，博雷顿科技股份公司董事副总裁杨韵惠受邀出席会议，向各界展现博雷顿在推动绿色矿山和实现环境可持续发展方面的努力。
这家企业有什么特别之处吗？
成立于2016年的博雷顿科技股份公司（下称“博雷顿”），是一家专注于新能源重卡研发制造、无人驾驶、智能充换电解决方案的科技型企业。自2020年落户山亭经济开发区，博雷顿打造了全国首座专为新能源工程机械打造的智能工厂，推动工程机械绿色化变革，仅2023年就销售394台纯电装载机，实现产值2.54亿元。
正是因为有了联合国环境规划署（UNEP）的可持续发展目标及相关措施和行动，人类生产及生活相关活动才会朝着对地球和环境的影响更加有益的方向发展。
博雷顿正是在可持续发展目标影响下诞生，专注于打造以电动工程机械为核心的绿色生产方案，致力于用清洁零碳、可持续生产的绿色电力取代传统化石能源，减少生产活动对环境的影响，并且实现社会经济可持续发展。
对话中，杨韵惠表示，博雷顿在产品定义、技术开发过程中兼顾环保效益、经济效益、社会效益多重目标，在清洁生产基础上，注重生命周期价值，改善工作条件。博雷顿通过高品质、长寿命、管家式服务，保障客户绿色运力，让设备在生命周期范围内为客户节约更多成本，创造更多价值，并且减少大量碳排放，公司、客户、社会、环境多方共赢。
那么，博雷顿的产品底气来自哪里？
有这么几个例子，或许能解答这一疑问：
——博雷顿BRT958EV纯电动装载机在山西焦化企业高强度工作超过10000小时后，经宁德时代官方检测，电池容量保持率超过了93%，证明博雷顿车辆可以长期为用户创造价值。
——内蒙古金地矿业采购博雷顿700kWh纯电动矿卡及BRT958K纯电动装载机实施矿山电动化升级项目，每年节约成本1200万元以上，每吨钼精粉成本降低约4200元。
——博雷顿的纯电动装载机在内蒙古牧场运营，每台车在5年使用期内降低成本超过100万元，并且减少颗粒物对草料污染，低噪音减少牛的应激反应，提升产奶品质，助力中国奶产品高端化……
前不久，博雷顿无人驾驶团队升级了958KLE5吨纯电动无人驾驶装载机。
这款无人驾驶纯电动装载机妥妥的“大家伙”——长8.7米，高3米，宽3.4米，配置350kWh高能量锂电池组，续航能力大大升级。“目前，无人驾驶纯电动装载机供不应求呢！”王国举忙着和技术人员调试参数，就连这辆刚刚升级后的样车也将发往云南客户手中。
相较于2023年9月交付使用的博雷顿一代无人驾驶纯电装载机，如今这款5吨纯电动无人驾驶装载机去掉了驾驶室，降低了生产成本。
少了驾驶室，装载机的应用场景更广泛了！王国举解释，装载机整体高度下降了35CM，在相对狭窄的作业空间内，增强了通过性。该装载机适用于高温、高压、悬崖、隧道、有毒气体、高辐射等高危区域长时间工作，开创了智能装载作业新模式。
通过博雷顿提供的解决方案，客户在节约成本的同时，又能够保事业做贡献，多方的利益正相关，可以充分利用市场经济规律加速推广普及，为减少化石燃料消耗、缓解气候危机贡献更多力量。
我们有理由相信：博雷顿“绿色运力”背后所传达的清洁零碳、可持续生产方式，正面且积极地回答了联合国环境规划署“如何通过发展绿色生产方式应对气候变化和环境挑战”的疑问。
这是博雷顿的底气，也是绿色低碳高质量发展的底气。（来源：大众新闻）
前不久，联合国环境规划署（UNEP）在瑞士日内瓦国际环境之家召开研讨会议，共同探讨如何通过发展绿色生产方式应对气候变化和环境挑战。
令人意外的是，博雷顿科技股份公司董事副总裁杨韵惠受邀出席会议，向各界展现博雷顿在推动绿色矿山和实现环境可持续发展方面的努力。
这家企业有什么特别之处吗？
成立于2016年的博雷顿科技股份公司（下称“博雷顿”），是一家专注于新能源重卡研发制造、无人驾驶、智能充换电解决方案的科技型企业。自2020年落户山亭经济开发区，博雷顿打造了全国首座专为新能源工程机械打造的智能工厂，推动工程机械绿色化变革，仅2023年就销售394台纯电装载机，实现产值2.54亿元。
正是因为有了联合国环境规划署（UNEP）的可持续发展目标及相关措施和行动，人类生产及生活相关活动才会朝着对地球和环境的影响更加有益的方向发展。
博雷顿正是在可持续发展目标影响下诞生，专注于打造以电动工程机械为核心的绿色生产方案，致力于用清洁零碳、可持续生产的绿色电力取代传统化石能源，减少生产活动对环境的影响，并且实现社会经济可持续发展。
对话中，杨韵惠表示，博雷顿在产品定义、技术开发过程中兼顾环保效益、经济效益、社会效益多重目标，在清洁生产基础上，注重生命周期价值，改善工作条件。博雷顿通过高品质、长寿命、管家式服务，保障客户绿色运力，让设备在生命周期范围内为客户节约更多成本，创造更多价值，并且减少大量碳排放，公司、客户、社会、环境多方共赢。
那么，博雷顿的产品底气来自哪里？
有这么几个例子，或许能解答这一疑问：
——博雷顿BRT958EV纯电动装载机在山西焦化企业高强度工作超过10000小时后，经宁德时代官方检测，电池容量保持率超过了93%，证明博雷顿车辆可以长期为用户创造价值。
——内蒙古金地矿业采购博雷顿700kWh纯电动矿卡及BRT958K纯电动装载机实施矿山电动化升级项目，每年节约成本1200万元以上，每吨钼精粉成本降低约4200元。
——博雷顿的纯电动装载机在内蒙古牧场运营，每台车在5年使用期内降低成本超过100万元，并且减少颗粒物对草料污染，低噪音减少牛的应激反应，提升产奶品质，助力中国奶产品高端化……
前不久，博雷顿无人驾驶团队升级了958KLE5吨纯电动无人驾驶装载机。
这款无人驾驶纯电动装载机妥妥的“大家伙”——长8.7米，高3米，宽3.4米，配置350kWh高能量锂电池组，续航能力大大升级。“目前，无人驾驶纯电动装载机供不应求呢！”王国举忙着和技术人员调试参数，就连这辆刚刚升级后的样车也将发往云南客户手中。
相较于2023年9月交付使用的博雷顿一代无人驾驶纯电装载机，如今这款5吨纯电动无人驾驶装载机去掉了驾驶室，降低了生产成本。
少了驾驶室，装载机的应用场景更广泛了！王国举解释，装载机整体高度下降了35CM，在相对狭窄的作业空间内，增强了通过性。该装载机适用于高温、高压、悬崖、隧道、有毒气体、高辐射等高危区域长时间工作，开创了智能装载作业新模式。
通过博雷顿提供的解决方案，客户在节约成本的同时，又能够保事业做贡献，多方的利益正相关，可以充分利用市场经济规律加速推广普及，为减少化石燃料消耗、缓解气候危机贡献更多力量。
我们有理由相信：博雷顿“绿色运力”背后所传达的清洁零碳、可持续生产方式，正面且积极地回答了联合国环境规划署“如何通过发展绿色生产方式应对气候变化和环境挑战”的疑问。
这是博雷顿的底气，也是绿色低碳高质量发展的底气。（来源：大众新闻）
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