美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）研究人员宣布，已开发出一种以废弃聚合物为原料的可重复使用胶粘剂。研究团队表示，该胶粘剂在水下和干燥环境中均可使用，可粘合木材、玻璃、金属、纸张以及多种聚合物材料，韧性高于商业胶水。

研究人员称，这一设计借鉴了贻贝在潮湿环境中牢固附着于表面的机制。与一次固化后难以拆除的传统胶粘剂不同，该胶水引入可逆化学交联剂，使固化后的材料在加热条件下能够软化并从表面脱离，冷却后交联键可重新形成，从而实现拆卸与重复粘接。

研究团队指出，当前不同应用往往需要匹配不同类型胶水，例如白胶、聚乙酸乙烯酯、聚氨酯、硅胶以及工业环氧树脂等。研究人员认为，若单一胶粘剂能覆盖更广泛的材料与工况，将有助于简化制造与维修流程并减少浪费。研究文本同时提到，全球胶粘剂与密封剂市场目前估值约870亿美元，预计到2032年将达到近1190亿美元。

该研究由橡树岭国家实验室研发人员Anisur Rahman牵头，成果发表在《Science Advances》。合作者包括前橡树岭博士后Mary Danielson，现任田纳西大学橡树岭创新研究所助理教授。研究人员已就该多功能胶水申请专利。

可逆键合与重复使用

Rahman表示，传统结构胶依赖永久交联，拆除通常需要破坏粘接界面，胶粘剂本身也难以回收。Danielson补充称，一旦粘接出错且胶水固化，往往无法挽回。

在该团队的方案中，交联结构具有可逆特性。研究人员将其比作“魔术贴”：加热时，聚合物中的动态化学键断裂，使胶水释放且不损伤表面；冷却后，化学键重新形成。团队对胶水进行了多次拆除与重新粘合测试，称超过10次循环后性能未出现下降。

强度方面，Rahman称，市场上结构胶的剪切强度通常在7至10兆帕范围内，而该胶水强度“远高于此范围”，同时仍保持可重复使用性。

研究人员还表示，该胶水可通过化学方式回收：利用过量胺分子将胶水分解为单体单元，从而回收胶水中使用的化学物质。

原料与仿贻贝设计

研究团队以饮料瓶、织物纤维和包装膜等常见聚合物为起点，开发出一套据称可节省材料、能源与成本的工艺。研究人员介绍，在无溶剂、无催化剂条件下，将含氮胺基加入废弃聚合物，并加热至略低于聚合物熔点的温度，使胺将聚合物分解为含四个胺基的单体。

在胶水配方设计上，研究人员模仿贻贝足蛋白的亲水与疏水组分特征。Rahman表示，团队使用的交联剂分子同时包含亲水与疏水部分，与上述单体混合后形成类似贻贝足蛋白特性的胶粘树脂。

Danielson称，该胶水可在水下通过手压方式施加并等待固化，适用于船只、潜艇和管道等场景的修复。研究人员进一步说明，固化过程涉及四臂单体与交联硬化剂反应，单体胺基与硬化剂乙酰乙酸酯基团反应，形成兼具亲水与疏水特性的树脂基质。

Rahman表示，该胶水在多种环境条件下仍能保持粘附力，包括海水、极低温（零下100摄氏度）、酸性与碱性条件。

研究分工与表征工作

研究团队介绍，Rahman提出将拆解聚合物废料转化为胶水的构想，并与Danielson共同设计和领导实验、撰写论文。来自宾夕法尼亚大学的暑期实习生Chuyi Pan协助合成胶水。橡树岭国家实验室与田纳西大学诺克斯维尔分校的Tomonori Saito参与审阅与编辑。

在表征与评估方面，Bobby Sumpter对胶水与不同表面材料的结合能进行了模拟；Catalin Gainaru通过流变学表征胶水的应力与松弛特性；Honghai Zhang与Vilmos Kertesz开展质谱分析以量化不同分子；Zoriana Demchuk对该胶水进行了生命周期分析，研究团队称结果显示其制造过程较商业胶水更节能。

应用方向：结构粘接与可拆卸弱粘接

研究人员表示，团队已探索将该化学技术用于汽车领域。其理由是，胶水在不同基材间保持强粘合力的能力，对汽车与航空航天领域具有意义，尤其是在复合材料与铝或钢的连接方面。

下一步，研究团队计划通过调节交联程度，拓展至弱粘合、可拆卸应用，包括可移除标签、创可贴与药物贴片等。研究人员同时列举了潜在使用场景，涵盖需要便于拆卸的家用物品（如指甲贴、价格标签）以及水下等难以获得专用胶水的修复环境。