Понятие «структурная вода» имеет долгую историю. Хорошо известно, что молекулы воды вблизи подходящей поверхности вынуждены превращаться в однослойные листы шестиугольной формой. В биологических системах молекулы могут связываться с поверхностью или внутренней частью белков, что помогает сделать их стабильными. Это имеет значение для разработки лекарств. «Структурная вода», кстати, сильно отличается от «структурированной» воды.
Китайско-германская команда под руководством Шенгай Донга из Китайского университета в Хунане создала новый клей, который использует способность воды при определенных обстоятельствах организовывать свою структуру и вести себя не так, как это обычно бывает.
Донг и его коллеги использовали явление, которое возникает, когда молекулы воды связываются с другими молекулами. В результате получается полимер, обладающий необычной динамикой, гибкостью, эластичностью и адгезионными свойствами. Вода способна связывать органические молекулы вместе через эффект, называемый водородной связью. Такое связывание происходит потому, что атомы водорода в воде имеют небольшой положительный заряд, в то время как атомы кислорода и азота в органических молекулах имеют незначительный отрицательный заряд.
Положительные и отрицательные заряды испытывают электростатическое притяжение, которое удерживает молекулы вместе, а вода, таким образом, способна действовать как мост между органическими молекулами, образуя длинные чередующиеся цепи. Ключом к созданию водородных связей, достаточно сильных для образования липкого полимера, было использование соединений определённого типа, называемых краун-эфирами. Это кольцеобразные молекулы, которые содержат многочисленные атомы кислорода с двумя атомами углерода между ними. Атомы кислорода способны образовывать много водородных связей с водой. Индивидуально они слабы, но становятся сильными при объединении.
Исследователи нашли лучшую версию молекул краун-эфира, которую они называли TC7. Субстанция при высыхании представляла собой не липкий порошок, но образовывала сильный клей при добавлении небольшого количества воды. Этот клей мог удерживать стеклянные поверхности вместе с прочностью адгезии примерно в 10 раз большей, чем у обычного клея на основе поливинилацетата (ПВА).В отличие от ПВА, TC7 быстро теряет свою прочность при более высоких температурах. Это может быть проблемой для многих приложений, но также может быть преимуществом при применении в ресурсосберегающих технологиях.