匹兹堡工程师获得 25.9 万美元的 DARPA 奖金，用于研究贻贝启发的水下附着力

生活在锚链上的贻贝群。来源 | Shutterstock/匹兹堡大学斯旺森工程学院

美国匹兹堡大学斯旺森工程学院的两位研究人员正在利用他们在水凝胶和液晶弹性体方面的专业知识，以及从大自然中获得的灵感，设计一种更有效、更强力的粘合剂，用于粘合水下结构。

META GLUE--在水下环境中增强抓握可能性的分子工程韧性--的提案最近获得了美国国防部高级研究计划局（DARPA）251,981美元的第一年苗子奖。首席研究员是匹兹堡大学斯旺森工程学院工业工程系教授 M. Ravi Shankar，机械工程和材料科学助理教授刘启汉也是他的助手。

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“尽管现代科学已经开发出了几种可以在水下工作的粘合剂，但这些粘合剂的性能很难与在干燥条件下工作的粘合剂相媲美。水的阻隔阻碍了亲密的粘合，而形成的粘合剂又受到氧化、压力、盐度和其他因素的影响，"尚卡尔解释说。“然而，双壳类动物自古以来就令人类着迷，因为它们不仅能有效地附着在水下表面，还能经受住海浪的冲击和巨大的力量，搭便车环游世界。直到最近，科学界才了解到这些生物粘合剂的工作原理。我们的方法是在高度结构化的合成系统中吸收这些特征，设计出可能超越生物系统的能力"。

普渡大学（美国印第安纳州拉斐特市）化学与材料工程教授乔纳森-威尔克也在进行类似的研究，他正在研究贝类的天然水下粘合剂，以便科学家们能够借鉴它们的生物策略。

他的创业公司 Mussel Polymers 于 2022 年发布了一种新型多功能碳纤维和芳纶纤维涂层。

具体来说，尚卡尔和刘正在应用这些受贻贝启发的化学物质，探索弹性、流体力学和毛细管之间的相互作用，以优化分子层面的粘合剂。两人的研究重点是利用贻贝 “足 ”在几分钟内粘附表面的斑块蛋白所呈现的化学现象。他们的项目旨在利用液晶弹性体（LCE）中的这些生化现象，设计出精确控制的微结构。

“这项技术不仅对加固平台和管道等水下基础设施至关重要，而且还可用于外科手术或其他流体环境，"刘说。“仿生学通过帮助我们应用自然生命的化学性质，帮助改变了材料科学"。