黏著劑,在現代生活中非常重要,從個人設備、電子產品、汽車到建築等領域都需要它。過去幾十年來,黏著劑的發展主要聚焦在提升性能、耐久性、可量產性及價格合理性,目前市面上的黏著劑主要可分為兩大類:熱固性黏著劑(例如Gorilla Glue和J-B Weld)及熱塑型黏著劑(例如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物,簡稱EVA)。然而,這些黏著劑都是用石油製成的,且無法被生物分解,這對環境非常不友善。除此之外,黏著劑的廢棄物處理也很棘手,因為黏著劑太黏,常常和其他材料緊密地黏在一起,導致難以回收。雖然目前已經有科學家開發出以大豆油、木質素或多醣類為原料的生物黏著劑(可簡單回收),但它們的黏度都偏弱,且黏度易受濕度等環境因素影響。
近日,科羅拉多州立大學等多間大學的研究團隊,成功發明了一種新型的生物黏著劑,其使用的原料是聚-3-羥基丁酸酯(poly(3-hydroxybutyrate) polymer,簡稱P3HB)。P3HB是一種由微生物產生的天然聚酯,它可以在自然環境中被完全分解。研究團隊發現,傳統由微生物合成的P3HB因具有完美的立體微結構(stereomicrostructure),反而無法產生黏著效果。為了解決這個問題,研究團隊使用化學催化的方式,成功製造出具有不同立體微結構的P3HB,並進一步發現,富含syndio構型的P3HB(稱為sr -P3HB)有著優異的黏著性。這種sr -P3HB的黏著強度可高達9.5 MPa,不僅大幅超越一般市售黏著劑,更可以有效地黏附在鋁、鋼、玻璃及木材等各種材料表面上。更重要的是,研究團隊發現sr -P3HB的黏著強度在以下兩種情況下都能保持穩定:第一,不管sr -P3HB的分子量大小為何,黏度都一樣強;第二,將同一份sr -P3HB重複加熱熔化後再重新使用時(重複5次),黏度都一樣強,這讓sr -P3HB在實際應用上更具優勢。研究團隊進一步分析指出,sr -P3HB黏著劑的生產成本約為每公斤3.03美元,接近目前EVA黏著劑的市場價格(每公斤2.26美元),這表示sr -P3HB具有取代現有黏著劑的潛力。