- 由眼虫多糖和脂肪酸制成的粘合剂
- 可与结构材料用石油基环氧粘合剂的粘合强度相媲美
- 不仅可以通过加热轻松拆卸，还可以通过重新加热反复粘合
您甚至可以举起北极熊！来自眼虫的高粘合强度生物基粘合剂
米乐m6官方网站（以下简称“AIST”），生物医学研究部，职业研究员柴上元成，高级研究员 Miki Himiyama，高级研究员 Tadashi Terasaki，传感系统研究中心，研究组组长，与旭化成株式会社（以下简称“旭化成”）合作油煎茶细胞中提取的多糖裸藻属)（以下简称“眼虫胶”），汽车结构材料用粘合剂的粘合强度。
眼虫粘合剂的主要成分是裸藻淀粉，眼虫在细胞内大量积累生物基粘合剂裸藻胶是脂肪酸裸藻淀粉。这种眼虫胶粘剂可以以超过粘合铝制汽车结构材料所需的粘合强度的力粘合铝板。该粘合强度是用于汽车结构材料的典型石油衍生粘合剂的粘合强度环氧粘合剂的粘合强度相当，并且也超过了先前报道的生物基粘合剂的粘合强度。
传统的汽车结构材料用粘合剂，其粘合强度较高，但另一方面不易拆卸。这使得拆卸报废车辆并重新利用其零件变得困难。相比之下，用眼虫粘合剂粘合的铝板可以通过加热轻松拆卸（轻松拆卸），并且即使拆卸后，也可以通过重新加热以相同的粘合力重新粘合铝板。
报废车辆产生的废物对环境的影响是巨大的。基于这样的背景，ELV(E第L我的生活V车辆、报废车辆)指令。为此，长期以来一直需要既具有高粘合强度又易于拆卸的粘合剂。新开发的眼虫胶粘剂既具有高粘合强度又易于拆卸，因此有望为解决报废车辆带来的环境问题做出贡献。
有关该技术的详细信息，请参阅“1圣生物连接国际会议上发表演讲。
报废车辆产生的废物对环境的影响是巨大的。旨在减少/减少这种影响的欧盟立法是 ELV 指令。这样做的目的是使报废车辆的拆卸以及零件的再利用和回收变得更加容易。在此背景下，需要一种既具有高粘合强度又易于拆卸的粘合剂。然而，环氧粘合剂等传统粘合剂虽然粘合强度高，但不易拆卸，因此尚未解决报废车辆带来的环境问题。
AIST 一直在进行研究和开发，以生物基材料取代传统的石油基材料，旨在实现可持续发展的循环型社会。作为生物基材料的材料，我们重点关注眼虫，它既具有较高的二氧化碳固定能力，又能够有效地利用水中的糖作为营养源。裸藻以二氧化碳和糖为原料，在细胞内积累大量称为裸藻淀粉的多糖。
裸藻淀粉是一种生物物质，在眼虫细胞中积累量如此之大，其重量超过眼虫细胞干重的一半。裸藻淀粉是一种称为多糖的分子，由约 2,000 个葡萄糖分子连接在一起组成。在眼虫细胞内，许多裸藻淀粉以直径为数微米的颗粒形式存在（图1）。
图 1 眼虫和裸藻淀粉
由于这些颗粒中裸藻淀粉的纯度几乎为100%，因此可以将其化学改性成各种材料，而无需经过复杂的纯化步骤。此外，眼虫细胞仅被柔软的细胞膜包围（换句话说，它们没有坚硬的细胞壁），因此可以轻松地从眼虫细胞中提取裸藻淀粉。此外，培养裸藻的优点是能够进行高密度培养，每升培养液的产量为几十克或更多，并且即使在其他微生物难以栖息的酸性条件下也可以培养。
AIST 在过去 10 年里一直在研究裸藻淀粉作为生物基材料的可能性，并宣布裸藻淀粉可以通过化学改性加工成各种材料（例如AIST 2013 年 1 月 9 日新闻稿）。产业技术研究院还对粘合现象进行了详细说明，并改进了粘合强度评价技术。此次，AIST集团（AIST和AIST Solutions Corporation的统称）与旭化成合作，对新开发的Euglena粘合剂进行了精确的粘合强度评估，并确认其具有可用作汽车结构材料粘合剂的高水平粘合强度。
由于具有上述特性的裸藻淀粉具有大量生产和供应的潜力，AIST将裸藻淀粉定位为类似于石油化学工业中的石脑油的各种化学产品的原料，并一直在进行以裸藻淀粉为起始原料的各种材料的研究和开发，旨在创建新的生物基制造业。
这次，作为裸藻淀粉制造研究和开发的一部分，AIST和旭化成宣布，通过在裸藻淀粉中添加一定量的天然脂肪酸合成的眼虫粘合剂将：（1）已证实（2）它可以通过重新加热轻松拆卸，以及（3）即使经过多次拆卸，残留在拆卸的铝板上的眼虫粘合剂也能保持与初始粘合强度相同的粘合强度粘合和拆卸过程。
眼虫胶粘剂的制备和评价方法如下。首先，我们通过有机合成方法在裸藻淀粉中添加脂肪酸，合成了粉末状裸藻淀粉酯，它是眼虫粘合剂的原料。通过热压将该粉末加工成厚度为005毫米的透明薄膜（图2）。
图2眼虫胶粘剂原料化学结构及膜状胶粘剂外观
接下来，将此薄膜切成 5 x 25 毫米的尺寸，激光治疗在薄膜边缘涂上一层铝合金（A6061）板（100 x 25 x 3毫米），将另一块经过类似处理的铝板放在薄膜顶部，然后热压，然后冷却，制成将两块铝板粘合在一起的测试件（图3）。
图3 试件的制备
接下来用万能试验机固定试件两端并拉动，计算试件断裂时的力拉伸剪切强度已经计算出来了。图4中的表格比较了新开发的眼虫胶粘剂、结构材料用典型环氧胶粘剂和强度最高的传统生物基胶粘剂的拉伸剪切强度值。眼虫胶粘剂的拉伸剪切强度（30 MPa）与普通结构材料的环氧胶粘剂的强度（20-30 MPa）相当，并于2023年9月生物基粘合剂发表在《自然》杂志上的粘合强度（18MPa）顺便说一下，破坏用眼虫粘合剂粘合的测试件所需的力为3750N，相当于约380kg的重量。换句话说，需要380公斤的重量才能使这个样本破裂。
图4拉伸剪切强度对比
图5显示，用眼虫粘合剂粘合的样本可以通过重新加热轻松地用手拆卸。还显示了粘附力的重复评估结果。即使在重复拆卸和加热重新粘合四次后，仍保持粘合强度。基于这些结果，我们相信眼虫粘合剂可以成为促进废旧汽车零部件拆卸的重要手段。
图5眼虫胶易拆卸重复使用
视频1 用眼虫胶粘剂粘合的测试件即使用手拉也不会剥落
视频2 用眼虫胶粘剂粘合的测试件可以通过加热轻松用手拆卸
该结果表明眼虫胶粘剂作为汽车结构材料的胶粘剂具有很高的潜力。眼虫胶的使用使得报废车辆的拆卸以及零部件的再利用和回收变得更加容易，有望成为解决报废车辆造成的环境问题的重要解决方案。未来，为了加速眼虫胶的社会落地，除了从多角度评价和改进眼虫胶之外，我们还将着手开发进一步高效的眼虫胶原料合成方法。除了汽车结构材料之外，我们还期望它能够应用于更广泛的应用领域，包括电子设备材料。