Ett temporärt lim baserat på molekylära fasta ämnen är tillräckligt starkt för att hålla en kemidoktorand, men kan frigöras utan kraft genom användning av värme i vakuum. Kredit:Nicholas Blelloch
Tillfälliga lim får inte stjäla rubriker, men de kan göra vardagen enklare.
Klibbiga kontorsanteckningar, bandageband och målartejp är alla exempel på produkter som fäster på ytor men som relativt enkelt kan tas bort.
Det finns bara en nackdel. För att ta bort något av dessa lim, de limmade ytorna måste dras isär från varandra.
Dartmouth-forskning har upptäckt en klass av molekylära material som kan användas för att göra tillfälliga lim som inte kräver kraft för att avlägsnas. Dessa icke-permanenta lim kommer inte att finnas tillgängliga som hem- eller kontorsmaterial, men de kan leda till nya tillverkningstekniker och läkemedelsdesign.
"Det här tillfälliga limmet fungerar på ett helt annat sätt än andra lim, sa Katherine Mirica, en biträdande professor i kemi vid Dartmouth. "Denna innovation kommer att låsa upp nya tillverkningsstrategier där frigöring från vidhäftning krävs på begäran."
Dartmouth-forskningen fokuserar på molekylära fasta ämnen, en speciell klass av självhäftande material som finns som kristaller. Molekylerna i strukturerna är sublimerbara, vilket innebär att de växlar direkt från ett fast ämne till en gas utan att passera genom en flytande fas.
Förmågan att kringgå vätskefasen är nyckeln till den nya typen av tillfälliga lim. Limmet fastnar som ett fast ämne men förvandlas sedan till en ånga och släpper när det värms upp i en vakuummiljö.
"Användningen av sublimering - den direkta övergången från fast till ånga - är värdefull eftersom den erbjuder skonsam frigöring från vidhäftning utan användning av lösningsmedel eller mekanisk kraft, sa Mirica.
Tidigare forskning i Dartmouth var den första som identifierade hur molekylära fasta ämnen kan fungera som tillfälliga lim. Enligt ny forskning, publicerad i den akademiska tidskriften Materialkemi , klassen av molekyler som kan användas för att tillverka dessa nya generationers material är bredare än man tidigare trott.
"Vi har utökat listan över molekyler som kan användas som tillfälliga lim, " sa Nicholas Blelloch, en Ph.D. kandidat vid Dartmouth och första författare till tidningen. "Att identifiera fler material att arbeta med är viktigt eftersom det erbjuder utökade designstrategier för att binda samman ytor."
Forskargruppen säger att de nya temporära limmen kan vara användbara i tekniska tillämpningar som halvledartillverkning och läkemedelsutveckling.
När du gör datorchips, kiselkomponenter måste bindas tillfälligt. Användningen av ett starkt lim som släpper genom sublimering kan möjliggöra utveckling av mindre, kraftfullare marker eftersom band som kräver kraftfull dragning inte längre skulle behövas.
Inom läkemedel, designprinciperna som lyfts fram genom detta arbete kan hjälpa utvecklingen av mindre, snabbare verkande piller. Limmen kan också vara till hjälp vid design av nano- och mikromekaniska enheter där användning av tejp inte är möjlig.
Fyndet ger också forskare mer flexibilitet när det gäller att utveckla tillfälliga lim.
"Att identifiera fler molekyler med adhesiva egenskaper förfinar vår grundläggande underskattning av mångskala och mångfacetterade faktorer som bidrar till systemets adhesiva egenskaper, sa Blloch
De vanligaste tillfälliga lim som används i hemmet eller kontoret är polymerer, långa kemiska kedjor som skapar starka bindningar, men kan vara svår att dra från ytor.
Om polymerer kan beskrivas som långa kemiska strängar som lätt trasslar ihop sig, molekylära fasta ämnen är mer som enskilda kemiska pärlor som sitter ovanpå varandra. Båda kan fås att fästa, men det finns avvägningar.
Polymerer som används för att göra superlim trasslar sig så bra att de bildar oerhört starka bindningar som är svåra att dra isär. Klibbiga kontorslappar och målartejp är också polymerer, men med mycket mindre hållfasthet. De kräver också en peeling eller rivningsåtgärd för att ta bort bindningen.
Molekylära fasta ämnen som studeras av Dartmouth-teamet kan vara lika starka som tillfälliga, polymerbaserade lim. Fördelen med de nya limmen är att de inte bara fäster lätt, de kan släppas utan våld, och utan att störa de bundna ytorna.