Forskare har utvecklat ett supramolekylärt lim som är återvinningsbart och har enastående limningsegenskaper över ett brett temperaturområde, från flytande kväve (−196 grader Celsius) upp till ugnsvarma temperaturer (200 grader Celsius). Som laget rapporterar i tidskriften Angewandte Chemie , fick limmet sin effektivitet från en exceptionellt tät sammankoppling av de molekylära komponenterna under härdning.

Till skillnad från standardlim skapar supramolekylära lim inte vidhäftning genom att de molekylära komponenterna tvärbinds med varandra. Istället bildar de en tätt sammanfogad självmontering under härdningen, som pusselbitar som passar ihop. Forskare är intresserade av sådana supramolekylära system eftersom de erbjuder hållbarhet och anpassningsbarhet och i princip kan de enskilda utgångsmaterialen återvinnas igen och deras kemiska beteende kan skräddarsys. Men hittills har sådana lims prestanda i bästa fall varit hyggliga, för att inte tala om starkt beroende av miljöförhållanden.

Det nya supramolekylära limmet, utvecklat av en forskargrupp under ledning av Kai Liu från Tsinghua University, Peking, Kina, består av två komponenter, varav en är ett litet protein som syntetiseras i bakterier modifierade för ändamålet. Den andra komponenten är en kroneter – en ringformad molekyl som kan lindas tätt runt en annan molekyl, ungefär som en krona som sitter på en drottnings huvud.

Forskarna observerade denna ombonade interaktion mellan molekylerna i deras adhesiva system. Genom att tillsätta kronetern och proteinet tillsammans och värma lösningen för härdning, förankrades kronetern vid proteinets yta. Teamet noterade att proteinet och kronetern var så hårt bundna till varandra av sina motsatta laddningar och andra molekylära interaktioner att de bildade en ny, sammankopplande struktur, som "svetsade" samman proteinerna.

Resultatet blev en utomordentligt stark adhesiv effekt. Stålplåtar som limmades ihop stod emot höga skjuvkrafter vid rumstemperatur, i flytande kväve och vid 200 grader Celsius. Limmet fungerade för olika material, och även under vatten. Ett så brett spektrum av arbetsförhållanden uppnås sällan, ens med specialistlim, och är definitivt en första för supramolekylära lim. Lovande nog kunde de sammankopplade komponenterna brytas isär och återvinnas igen, och det återanvända limmet förlorade praktiskt taget ingen av sin kraft.

Forskarna tror att en orsak till denna exceptionella vidhäftningseffekt, särskilt vid låga temperaturer, är ett resultat av de specifika supramolekylära interaktionerna som finns i spel. I synnerhet drev den täta sammankopplingen av komponenterna ut vatten ur proteinet. Detta innebar att inga iskristaller kunde bildas när de frystes – som i frostskyddsmedel – vilket i många konventionella lim skulle leda till för tidig sprickbildning.

Forskarna föreslår att detta nya lim skulle kunna användas för tillverkning av specialdelar som kommer att utsättas för mycket fluktuerande förhållanden under användning; till exempel de breda temperaturområdena som rymdfarkoster utsätts för. + Utforska vidare

Ett giftfritt lim för plywood – från glukos, citronsyra