用鎵做粘合劑 可按需要“打開”或“關閉”

材料牛注：通常的粘合劑在連接兩個物體后，若使粘合的兩個物體強行分開，可能出現材料的損壞或出現殘渣。而本文介紹的金屬鎵正是利用它熔點溫度與室溫相近，并且具有可逆性，可以使得物體分開后竟和粘合前一樣！讓我們一起見識一下吧！

可逆且臨時的粘合劑聽起來可能并不能讓人很興奮，但是對于一個生產商來說，需要一種東西能快速地移動到小的難處理的部件上運作，或者機器人創造一個可以爬上各種各樣表面的機器，像這些產品一直是生產商們夢寐以求的。如今普朗克研究所（the Max Planck Institute）的研究人員已經從金屬鎵中提取出了一種可逆的粘合劑，這種粘合劑展示了類凝膠可逆的性能，可以應用到工業電子的機械手的操作過程和短期硅晶片的粘合，從而配合攀爬機器人。

鎵是一種軟的銀色的金屬，低溫呈固態，熔點29.76°C，剛好在室溫以上。把它放在手掌上就會融化，松開手它又會凝固。研究所的科研人員便利用了這一特性創造了可逆的粘合劑，通過把鎵的小液滴放在兩種介質之間，然后降溫至30°C以下，這時鎵會重新凝固，兩種介質也就被粘在一起。把鎵加熱到熔點以上的溫度，它們又很容易被分開。

“用像鎵一樣的金屬液體把一種物質潤濕，并在稍微低的溫度下粘結，對于脆性材料來說，這種方式要比通過真空使它們貼緊的方式要溫和的多。”普朗克研究所智能系統的主管Metin Sitti說。普朗克研究所的研究人員發現可溫控的金屬鎵相對于傳統的真空處理技術有著明顯的優勢。尤其是當某種物質被鎵層粘住之后，粘合體不需要后續能量的維持，僅僅需要熱量就能使它分開。然而真空技術需要持久的能量來維持膠合的效果。

不同于普通的粘合劑，鎵完全不會留下殘渣，這意味著可以反復使用不會耗盡。鎵粘結技術在電傳導上也有著優勢，用在臨時的電路連接中，同樣可以被斷開連接反復使用無數次。

為了測試鎵作為粘合劑的效果，研究者把圓柱體彈性棒的尖端蘸進鎵液體中，然后把它和各種材料連接在一起，包括玻璃，塑料還有金幣。當把尖端在溫度調節裝置的輔助下冷卻到23°C (73°F)，他們發現固態鎵和彈性體以及其他被測試的材料都有很強的粘合效果。

研究人員也測試了固相和液相鎵的粘合強度。“這種實驗結果使我們了解了粘合過程的可逆性和可轉換性。”Metin Sitti說，“液態和固態粘合力的區別更大，可逆和轉換更容易”。

鎵在粗糙表面的表現也很好，甚至是在潤濕時也很給力，這給研究者很大的驚喜。對于大多數粘合劑，鎵被認為是不同尋常的一個，因為根據以前的經驗，在粗糙和濕潤的條件下粘合很好的材料在可逆性方面表現的很差。綜合它在這些條件下的表現，研究者相信鎵能完美地應用在生物學上，Sitti設想它將來會在實驗室和醫院中應用到移動個體的細胞，薄薄的樣本，甚至是整個器官上。

應用在微電子制造上又是另一種可能，以鎵為基的裝置可能更有效的代替現有機器“機械手”部件，或者應用在爬行機器人的腳上，the Max Planck團隊看到了他們的發現有著廣闊的應用前景。

“我們可以把它應用在不同的領域，從納米到微電子，或者更大方面的應用。” Sitti說。目前該團隊將繼續探索潛在的應用并尋找優化此技術的方法，同時還在研究鎵與其他金屬（例如金屬銦）組成的合金在不同溫度下的應用情況。

原文鏈接：Reversible adhesive can be turned on and off as required

本文由編輯部楊志濤提供素材，李倫編譯，劉宇龍審核。