Nowoczesne zintegrowane urządzenia mikroelektroniczne są często trudne do naprawy i recyklingu. Kleje debondable odgrywają kluczową rolę w przejściu na gospodarkę o obiegu zamkniętym ze zrównoważonymi zasobami, mniejszą ilością odpadów i inteligentnymi strategiami naprawy/recyklingu. W czasopiśmie Chemia stosowanaZespół badawczy opracował metodę wytwarzania klejów, które można dezaktywować „na żądanie”.
Inspirację czerpali od mistrzów podwodnej adhezji: małży. Kleje inspirowane małżami zostały już wcześniej opracowane. Te nowe wersje opierają się na poliaddycji tiolowo-katecholowej, która tworzy polimery z adhezyjnymi połączeniami tiolowo-katecholowymi (TCC, tiolowo-podstawione sześcioczłonowe pierścienie aromatyczne z dwiema sąsiadującymi grupami OH, które odpowiadają za silne właściwości adhezyjne). Sztuczka polega na tym, że gdy grupy katecholowe w polimerach adhezyjnych zostaną utlenione do chinonów (sześcioczłonowe pierścienie z dwoma atomami tlenu połączonymi podwójnymi wiązaniami), siła adhezji drastycznie spada.
Zmiana podstawowej struktury monomerów pozwala na kontrolę właściwości polimerów. Kannan Balasubramanian, Hans Börner i ich zespół z Humboldt University zu Berlin, Leibniz Institute for Analytical Sciences (ISAS, Berlin, Niemcy), Universidad Nacional de General San Martin (Buenos Aires, Argentyna), Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research (Potsdam-Golm, Niemcy) i firma Henkel (Düsseldorf, Niemcy) wyprodukowali teraz dwa różne rodzaje klejów TCC o silnej przyczepności i wytrzymałości na ścinanie.
Biopochodne, peptydowe prekursory biskatecholu DiDOPA, które podobnie występują w małżach, porównano z ich analogami kopalnymi. Oba kleje działają również pod wodą i są niewrażliwe na tlen atmosferyczny i słabe środki utleniające. Jednak tracą swoją lepkość poprzez utlenianie silnie utleniającym nadjodanem sodu (NaIO4), dzięki czemu resztki kleju można łatwo odkleić lub zetrzeć z podłoża w jednym kawałku.
Podczas gdy utlenianie kleju kopalnego dezaktywuje katechole, ale jednocześnie sprawia, że klej jest bardziej hydrofobowy, typ biopochodny wykazuje dezaktywację bez stawania się dramatycznie bardziej hydrofobowym ze względu na szereg innych funkcjonalności peptydowych. Börner wyjaśnia: „Wielofunkcyjność jest typowa dla biomateriałów, w których często wyłączane są tylko kluczowe funkcjonalności i niewiele więcej zmienia się w materiale. Ta okoliczność umożliwia dramatycznie bardziej wydajny mechanizm de-adhezji, który zmniejsza siłę adhezji typu biopochodnego o 99%”. Powodem gorszej dezaktywacji (60%) kleju kopalnego jest kompensacja, ponieważ polimery hydrofobowe są również bardzo dobrymi klejami.
W dłuższej perspektywie konsorcjum pracuje nad zastąpieniem utleniania chemicznego bezpośrednim utlenianiem elektrochemicznym, co mogłoby okazać się interesujące na przykład przy naprawie telefonów komórkowych.
