מממצאים ארכיאולוגיים עולה שכבר לפני 200 אלף שנה התעורר בבני האדם הצורך לקחת חומרים שונים ולהדביק אותם יחד. הצורך להדביק יחד חומרים שונים הלך וגבר במרוצת השנים, כשהתפתחו חומרים חדשים ואנשים הכירו בפוטנציאל העצום של חיבור חומרים שונים יחד.
תעשיית הדבקים וחומרי המלט מוערכת כיום בכמה עשרות מיליארדי דולר בשנה, תודות למגוון החומרים העצום והטכנולוגיות הרבות שעונות על הצרכים המגוונים של העולם המודרני. עולם הדבקים בימינו התרחב מאוד וכולל אלה לצד אלה דבקים חזקים ומהירים כמו דבק אפוקסי, דבקים עדינים יותר כמו אלה שמשמשים בפלסטרים שאנו מדביקים על עורנו ואפילו דבקים טכנולוגיים שמאפשרים לרופאים להדביק רקמות פגועות ולאחות עצמות שבורות.
כוחות ההדבקה
חומרים מאגדים, כמו מלט ודבק,נקראים בשפה המקצועית "אדהיזורים", כלומר חומרים עם יכולת אדהזיה גבוהה. המושג אדהזיה מתייחס למשיכה של חומר אחד לחומר שונה ממנו ברמה המולקולרית, וזו כמובן תכונה הכרחית לחומרים דביקים. תכונה נוספת שנדרשת כדי ליצור דבק טוב היא קוהזיה, כלומר משיכה של מולקולות החומר זו לזו. האדהזיה נחוצה כדי לקשור את החומרים השונים לדבק והקוהזיה דרושה כדי שהדבק עצמו יחזיק מעמד ולא יתפרק.
כוחות האדהזיה והקוהזיה בחומרי הדבקה
על השאלה מהו בדיוק מנגנון ההדבקה קיימת מחלוקת בקרב המומחים. קבוצה אחת, שבראשה עומדים פיסיקאים וכימאים, טוענת שמקור האדהזיה הוא בכוחות ון-דר-ולס או בקשרים כימיים אחרים שנוצרים בין הדבק לבין מושא ההדבקה. קבוצה אחרת, שמורכבת בעיקר ממהנדסים, גורסת שנעילה מכנית היא המקור שלכוחות ההדבקה. נאמני הנעילה המכנית טוענים שפני השטח של כל משטח, אפילו אלה שנראים חלקים בעין בלתי מזוינת, מחורצים ומחוספסים ברמה המיקרוסקופית. ברגע שהדבק מחלחל לחריצים האלו ומתקשה, הוא יוצר המוני עוגנים קטנים שמחברים באופן מכני את הדבק אל מושא ההדבקה.
בסרטון הבא מדענים חקרו איך הזיקית מצליחה להידבק למשטחים חלקים וגילו ממצאים מדהימים.
מדע שמבוסס על זיקיות | יוצר California Academy of Sciences
סוגי דבקים
כבר ציינו שטכנולוגיות רבות מיושמות ליצירת דבקים עם מאפיינים שונים, שעונים על דרישות משתנות. למרות זאת קיימים קווי דמיון רבים באופן השימוש בדבקים שונים. כמעט תמיד משתמשים בדבק שצורתו הראשונית נוזלית, מניחים אותו על המשטח שדורש הדבקה,ולאחר תהליך החלמה הוא הופך מוצק ונוצר חיבור קשיח בינו לבין המשטח.
תהליך ההחלמה שהופך את הדבק מנוזלי למוצק יכול להתרחש מסיבות פיסיקליות או מריאקציות כימיות. כאן נציג כמה מהטכניקות הנפוצות בתעשייה.
דבקים מתייבשים – הדבקים במשפחה הזו מבוססים על חומר ההדבקה שהומס בממס מסוים. אחרי שמניחים את התערובת במקומה, החומר הממס מתנדף ומשאיר אחריו רק את חומר ההדבקה הקשיח. אחד הדבקים הנפוצים במשפחה הזו הוא הדבק הפלסטי הלבן, שכמעט כל אחד מאיתנו השתמש בו בילדותו.
דבקים כימיים – במשפחה הזו תהליך ההחלמה הוא למעשה ריאקציה כימית שהופכת את הדבק מנוזל למוצק. במקרים מסוימים מדובר בריאקציית פילמור שבה מולקולות בודדות נקשרות זו לזו ויוצרות מולקולות ענק והרבה יותר קשיחות מהמולקולות הבודדות. הריאקציה הכימית יכולה להתרחש בעקבות חשיפה של הדבק ללחות שבאוויר, כפי שקורה בדבק אפוקסי, אבל יש גם דרכים נוספות לאתחל את הריאקציה הכימית, כמוהקרנת הדבק באור על-סגול או ערבובו בחומר כימי נוסף.
דבקים לחיצים – בקבוצה הזו חומר ההדבקה רגיש ללחץ, כשלוחצים עליו הוא משנה את מצבו למצב קשיח בעקבות מעבר פאזה ממצב אמורפי, שבו האטומים אינם מסודרים בתבנית עם סדר ארוך טווח, למצב רב-גבישי מסודרשבו האטומים מסודרים וצפופים יותר ולכן מעלים את רמת הקשיחות של החומר.
תעשיית הדבקים הנרחבת, שמגלגלת מיליארדי דולרים בשנה, משקיעה בימינו משאבים רבים במחקר ובפיתוח בתחום, מתוך שאיפה ליצור דבקים משופרים או עם תכונות יחודיות המתאימות ליישומים ספציפיים. מי יודע – אולי עוד כמה שנים, כשהמחקר בתחום יתקדם, כולנו נוכל להשתמש בכפפות אדהזיה מיוחדות בהשראת ספיידרמן או טכנולוגיית האדהזיה של הזיקיות, ולטפס על קירות זכוכית.
