Nu a fost o mică provocare cu care se confruntă o echipă de oameni de știință de la Universitatea Johannes Kepler Linz:
Continut Asemanator
- Băieții Inspiră adezivul super-puternic pentru a sigila rănile
- Un nou superglue își flexează midii
Ar putea face superglue și mai super?
Cercetătorii s-au luptat cu o problemă deosebit de spinoasă: când a fost vorba de lipirea materialelor la hidrogeluri - obiecte moi și zgârcitoare compuse din polimeri suspendați în apă - niciun adeziv nu a fost foarte eficient. Dacă hidrogelul era întins, legătura devenea fragilă și se îndepărta. (Imaginați-vă că încercați să lipiți doi cuburi Jell-O împreună.) A fost o dilemă în câmpurile înrădăcinate ale electronicelor și roboticii „moi” care se bazează pe hidrogeluri.
Deși au fost folosiți de mai mulți ani pentru a îmbrăca răni sau lentile de contact moi, hidrogelurile au devenit mai recent o componentă cheie a câtorva produse inovatoare, de la „Band-Aids” electronice care pot livra medicamente, la electronice extensibile la roboți minusculi, de tip jeleu, care pot fi implantați în corpul unei persoane.
Oamenii de știință pot atașa hidrogeluri la alte obiecte cu un tratament cu lumină ultravioletă, dar procesul poate dura până la o oră. Asta nu este foarte eficient, spune Martin Kaltenbrunner, unul dintre cercetătorii austrieci.
„Acest lucru este să creeze o diferență mare între materialele moi și cele dure, pentru toți cei din domeniu”, a spus el. „Am căutat într-adevăr o prototipare rapidă, o metodă de a face acasă de a lega hidrogelurile pe diverse materiale care este rapid și universal. Ceea ce a fost acolo a fost un pic prea practic pentru a fi pus în aplicare în laboratoarele noastre și pentru a fi folosit zilnic. "
Echipa s-a gândit mult la ceea ce ar putea funcționa. Cineva a sugerat superglue. De ce nu, deoarece hidrogelii sunt în principal apă, iar superglueul leagă lucrurile împreună, deoarece apa declanșează reacția.
Dar nu a fost atât de ușor. Când Kaltenbrunner și ceilalți cercetători au încercat să folosească superglue off-the-raft, nu a funcționat foarte bine. Odată ce s-a uscat și hidrogelul a fost întins, legătura a crăpat din nou și a eșuat.
Apoi, cineva a venit cu ideea de a adăuga un nesolvent, care nu se va dizolva în clei și îl va împiedica să se întărească. Acest lucru ar putea ajuta adezivul să se disperseze efectiv în hidrogel.
Și acela, s-a dovedit, a fost răspunsul.
Amestecarea cianoacrilatelor - substanțele chimice din superglue - cu o substanță nerezolvată nu a dizolvat adezivul, iar când materialele au fost presate împreună, lipiciul s-a difuzat în straturile exterioare ale hidrogelului. „Apa declanșează polimerizarea cianoacrilatelor”, a explicat Kaltenbrunner, „și se înfășoară cu lanțurile polimerice ale gelului, ceea ce duce la o legătură foarte dură”. Cu alte cuvinte, lipiciul a fost capabil să se afle sub suprafața hidrogelul și se conectează cu moleculele sale, formând un atașament puternic în câteva secunde.
Era clar că cercetătorii erau pe ceva când au legat o bucată de hidrogel la un material elastic, cauciuc, numit elastomer. „Primul lucru pe care l-am recunoscut”, a spus Kaltenbrunner, „este faptul că obligațiunea era încă transparentă și extensibilă. Am încercat într-adevăr o mulțime de alte metode înainte, dar se dovedește că uneori cea mai simplă este cea mai bună. ”
Iată video despre cum se face despre lipirea hidrogelului:
Oamenii de știință și-au pus testul nou adeziv prin crearea unei benzi de „piele electronică”, o bandă de hidrogel pe care au lipit o baterie, un procesor și senzori de temperatură. Ar putea furniza date unui smartphone printr-o conexiune fără fir.
De asemenea, au produs un prototip de vertebre artificiale cu ajutorul căruia hidrogelul a fost folosit pentru a repara discurile deteriorate ale coloanei vertebrale. Cu adezivul, vertebrele ar putea fi asamblate mult mai repede decât în mod normal, potrivit unui raport al cercetării, publicat recent în Science Advances.
Kaltenbrunner a declarat că consideră mult potențial pentru adeziv ca parte a „revoluției robotice soft”. Acesta ar putea fi, de exemplu, încorporat în upgrade-urile „octobot”, primul robot autonom, complet soft, dezvăluit de oamenii de știință Harvard anul trecut. Despre dimensiunea mâinii, octobotul nu are componente electronice dure - nu are baterii sau cipuri de computer. În schimb, peroxidul de hidrogen interacționează cu mulțimi de platină din interiorul robotului, care produce gaz care se umflă și flexează tentaculele octobotului, propulsându-l prin apă.
Deocamdată, această mișcare este în mare parte necontrolată, dar oamenii de știință speră să poată adăuga senzori care să îi permită să manevreze spre sau departe de un obiect. Acolo noul adeziv ar putea veni la îndemână.
Dar viitorul noului tip de superglue este încă în curs de formă. Kaltenbrunner estimează că ar putea fi încă trei-cinci ani înainte de a fi disponibil pe piață. Totuși, se simte destul de optimist.
„Întrucât metoda noastră este ușor de reprodus”, a spus el, „sperăm că alții vor fi alături de noi pentru a găsi și mai multe aplicații.”
