能自我修復的材料

生活科學趣談

影片中的自融膠帶(Self-amalgamating tape)屬於矽氧橡膠(Silicone rubber),當拉伸並纏繞在廚房排水管或接頭等漏水處時,它會自行結合成無縫的橡膠防水層,因此被描述為“自融”(Self-healing)。這是一種摸起來不粘手,但彼此之間具有很強結合力的材質

根據 PENOSIL® 官網提供的 安全數據表,這個矽氧橡膠含有的交聯劑是 N-(3-(trimethoxysilyl)propyl)ethylenediamine

其具有丙基三甲氧基矽烷的結構,可參考先前這篇〈讓A4紙也能裝奶茶的神奇塗層〉。右側則是乙二胺的官能基,由於乙二胺具有二個”有活性的胺基“,因此是許多聚合物製造的原料之一。

安全數據表還列出另一成分:甲基三丁酮肟基矽烷,Butan-2-one O,O’,O”-(methylsilylidyne)trioxime,主要用做室溫環境下的硫化矽氧橡膠之交聯劑

至於 Steve Mould 示範 PENOSIL切開再疊合後會結合在一起的機制,個人傾向於這是胺扮演著聚合引發劑的功能,因為胺氮上有孤對電子(lone pair

這是一種很強的親核體,比如三秒膠加速固化劑 就是一種脂族胺(Aliphatic amine)。親核體(Nucleophile)意思為原子核的喜好物,也就是強電負度基團,親核體在有機化學反應中扮演提供電子的角色,能將電子轉移到單體中,從而引發聚合。 在PENOSIL自融膠帶的例子中,由於疊合的接觸面存在著胺基,因而能在界面引發聚合。所以 Steve Mould 在示範影片4分32秒的提問,答案應該是”聚合 Polymerization”,畢竟硫化的交聯在生產製程中已經發生過了。

同場加映:

影片中使用的接著劑是 Rubber Cement,這是拿來黏氣球的膠水,比如製作下列的氣泡魚

Rubber Cement 顧名思義就是拿來黏橡膠,特點是彈性黏合,比如補自行車內胎時,將補胎片與內胎黏合的補胎膠水就是Rubber Cement。其溶質與強力膠一樣都是 氯丁二烯橡膠,不同的地方是 Rubber Cement 使用正庚烷當溶劑,強力膠則是使用甲苯。由於甲苯與氣球的天然橡膠易發生溶脹作用而造成氣球破裂,因此 氣球設計 在須要黏合氣球時多採用Rubber Cement。其售價是 → 露天 20ml 15元、奇摩 113克 250元

剪不斷的報紙這個戲法若沒有Rubber Cement,使用強力膠亦可。只不過強力膠乾後是呈現黃色,雖然上面有撲痱子粉,但還是容易被看出有異樣 ,這種情況下就要將有塗強力膠的那一面朝向自己。至於剪斷會復原的機制,因為剪刀的兩刃是先「壓緊報紙然後才裁切」。就如同裁紙機的剪力機制,當紙張中相鄰的不同位置有方向相反而平行的力時,就能造成紙張出現裂痕而被剪破

於是剪刀這個「壓緊報紙然後才裁切」的動作,能使疊在一起的兩張報紙中塗有氯丁二烯橡膠分子的部位因被施壓而彼此重新黏著。這就如同將欲黏著的兩物塗抹強力膠後等到表面溶劑揮發後,施加壓力仍能將兩物黏合一樣。

小技巧:
1. 使用報紙版面上比較多文字的區塊來表演這個戲法。
2. 當接合劑快乾時(註:用手摸有點黏性但不黏手)才灑上痱子粉,其目的是避免報紙疊合時就黏住,因為這樣就張不開了。
3. 表演的前一天才製作紙條,因為若放置太久,當溶劑完全揮發後才來接合,氯丁二烯橡膠分子將無法達到有效的糾纏效果。
4. 製作好的長紙條先折好幾折,讓每一折都呈現是正方形,然後表演時才展開成長條狀,這樣觀眾就不容易看出報紙實際上結合的位置在哪裡。
5. 剪開後比出一個「擤鼻涕然後捏緊裁切處」,觀眾這時會以為是用鼻涕來黏,實際上這個動作是讓裁切處能更緊密的接合。