Вчені створили надміцний клей, що схоплюється під водою за 10 секунд і витримує роки навантаження

Група інженерів створила надміцний клей, здатний склеювати поверхні прямо під водою — і робити це надійніше, ніж будь-які наявні аналоги. Матеріал схоплюється за 10 секунд, витримує багаторазове відклеювання і повторне з’єднання, а його міцність зростає з часом.

Створення якісних клейових з’єднань під водою досі лишається однією з найскладніших інженерних задач. Вода утворює тонку плівку на поверхнях, яка не дає клею безпосередньо контактувати з матеріалом. З часом вона ще й руйнує клейовий шар, поступово знижуючи міцність з’єднання. Це критично важливо для обслуговування підводної інфраструктури — трубопроводів, морських конструкцій та інших об’єктів.

Новий матеріал кардинально змінює підхід до проблеми: він не бореться з водою, а використовує її як частину механізму зчеплення. Клей належить до класу супрамолекулярних іонних рідин і працює завдяки самозбірці, яка запускається обміном розчинника. Дослідники поєднали гнучкі та жорсткі молекулярні компоненти й отримали супрамолекулярну іонну рідину з позначенням BP16TPB, змішану з диметилсульфоксидом (DMSO).

Коли склад потрапляє у воду, молекули починають самостійно перебудовуватися і формують стійку структуру безпосередньо на поверхні. У процесі виникають водневі зв’язки та π–π‑стекінг. Додатково спрацьовує ефект Марангоні — переміщення рідини під дією різниці поверхневого натягу, той самий, що пояснює «сльози вина» на стінках келиха. Ключовою перевагою матеріалу є виражені гідрофобні властивості: клей витісняє водяну плівку з поверхні, яка зазвичай заважає нормальному зчепленню.

Вже через 10 секунд після затвердіння під водою міцність з’єднання досягає 1,1 мегапаскаля — цей показник, за словами авторів дослідження, суттєво перевищує характеристики традиційних підводних клеїв. Матеріал випробували на кераміці, епоксидних матеріалах і пластиках — у всіх випадках він продемонстрував високу швидкість схоплення та значну міцність.

Один із експериментів тривав понад три роки: клейове з’єднання весь цей час утримувало під водою вантаж масою 2 кілограми. Окрім довговічності, матеріал виявився частково багаторазовим — після восьми циклів відклеювання і повторного з’єднання він зберігав здатність надійно фіксувати поверхні. Склад також залишається ефективним у кислих, лужних і солоних розчинах, хоча його властивості погіршуються за температур вище 70 градусів Цельсія.

Дослідники вважають, що розробка може стати основою для нового покоління адаптивних клейових систем для роботи в екстремальних умовах — від ремонту підводних трубопроводів до обслуговування морської інфраструктури. Утім, поки результати підтверджують лише лабораторну ефективність технології. Перш ніж перейти до практичного застосування, її потрібно перевірити в реальних морських умовах і на різноманітних конструкційних матеріалах.