To ni bil majhen izziv, s katerim se je soočila skupina znanstvenikov z univerze Johannesa Keplerja v Linzu:
Sorodne vsebine
- Polži navdihujejo super močno lepilo za zapiranje ran
- Klapavice odlikujejo novo superglepilo
Bi lahko naredili super lepilo še bolj super?
Raziskovalci so se spopadali s posebno zapleteno težavo: pri lepljenju materialov na hidrogele - mehke, luknjaste predmete, sestavljene iz polimerov, suspendiranih v vodi - nobeno lepilo ni bilo zelo učinkovito. Če smo hidrogel raztegnili, je vez postala krhka in se raztrgala. (Predstavljajte si, da bi poskušali lepiti dve Jell-O kocki.) Bila je dilema na rastočih področjih "mehke" elektronike in robotike, ki se zanaša na hidrogele.
Čeprav so jih že vrsto let uporabljali za prelivanje ran ali mehkih kontaktnih leč, so hidrogeli v zadnjem času postali ključni sestavni del kar nekaj inovativnih izdelkov, od elektronskih "Band-Aids", ki lahko prinašajo zdravila, do raztegljive elektronike do drobni želeji podobni roboti, ki jih je mogoče vsaditi v človekovo telo.
Znanstveniki lahko hidrogele pritrdijo na druge predmete z ultravijolično svetlobo, postopek pa lahko traja kar eno uro. To preprosto ni zelo učinkovito, pravi Martin Kaltenbrunner, eden od avstrijskih raziskovalcev.
"Premostitev vrzeli med mehkimi in trdimi materiali je res velik izziv za vse na tem področju, " je dejal. "Resnično smo iskali hitro izdelavo prototipov, način" domačega načina "vezanja hidrogelov na različne materiale, ki je hiter in univerzalen. Kar je bilo tam zunaj, je bilo v naših laboratorijih malo preveč nepraktično, da bi ga izvajali in uporabljali vsakodnevno. "
Ekipa je veliko razmišljala, kaj bi lahko delovalo. Nekdo je predlagal super lepilo. Zakaj ne, saj so hidrogeli večinoma voda, superglepka pa stvari poveže skupaj, ker voda sproži reakcijo.
A ni bilo tako enostavno. Ko sta Kaltenbrunner in drugi raziskovalci poskušali uporabljati superklep, ki ni na polici, ni šlo prav. Ko se je posušil in hidrogel raztegnil, je vez spet razpokala in propadla.
Nato je nekdo prišel na idejo, da bi dodal neraztopljeno, ki se ne bi raztopilo v lepilo in bi preprečilo, da bi se strdilo. To bi lahko pomagalo, da se lepilo dejansko razlije v hidrogel.
In to se je izkazalo kot odgovor.
Mešanje cianoakrilatov - kemikalij v super lepilu - z nestopnim topilom je preprečilo, da se lepilo raztopi in ko so materiali stisnjeni skupaj, je lepilo razpršilo v zunanje plasti hidrogela. "Voda sproži polimerizacijo cianoakrilatov, " je pojasnil Kaltenbrunner, "in se zaplete s polimernimi verigami gela, kar vodi v zelo trdo vez." Z drugimi besedami, lepilo je bilo mogoče priti pod površino hidrogela in se povežite s svojimi molekulami in v nekaj sekundah tvori močno pritrditev.
Jasno je bilo, da so raziskovalci nekaj storili, ko so kos hidrogela povezovali z elastičnim, gumijastim materialom, imenovanim elastomer. "Prva stvar, ki smo jo prepoznali, " je dejal Kaltenbrunner, "je, da je bila obveznica še vedno pregledna in raztegljiva. Prej smo že preizkusili številne druge metode, vendar se včasih izkaže, da je najbolj preprosta. "
Tukaj je njihov videoposnetek o hidrogelnem lepljenju:
Znanstveniki so svoje novo lepilo preizkusili tako, da so ustvarili trak "elektronske kože", hidrogelnega traku, na katerega so prilepili akumulatorje, procesor in temperaturne senzorje. Preko brezžične povezave bi pametni telefon lahko posredoval podatke.
Izdelali so tudi prototip umetnih vretenc, s katerim so hidrogel uporabljali za popravilo slabših diskov v hrbtenici. Z lepilom bi se lahko vretenca sestavila veliko hitreje kot običajno, kaže poročilo o raziskavi, ki je bilo nedavno objavljeno v Science Advances.
Kaltenbrunner je dejal, da vidi veliko potenciala za lepilo kot del "revolucije mehke robotike". Lahko bi ga na primer vključili v nadgradnje "oktoberta", prvega avtonomnega, popolnoma mehkega robota, ki so ga larvarski znanstveniki razkrili lani. Glede velikosti vaše roke, octobot nima trdih elektronskih komponent - brez baterij ali računalniških čipov. Namesto tega vodikov peroksid vzajemno deluje s ploščicami platine v robotu, ki proizvaja plin, ki napihne in upogne piktole oktoktoba in ga poganja skozi vodo.
Za zdaj je to gibanje večinoma nenadzorovano, vendar znanstveniki upajo, da bodo lahko dodali senzorje, ki bi mu omogočali manevriranje proti predmetu ali od njega. Tu bi lahko prišlo prav novo lepilo.
Toda prihodnost nove vrste superglue še vedno oblikuje. Kaltenbrunner ocenjuje, da bi lahko minilo še tri do pet let, preden bo na voljo na trgu. Kljub temu se počuti precej optimistično.
"Ker je naš način enostavno reproducirati, " je dejal, "upamo, da se nam bodo drugi pridružili pri iskanju še več aplikacij."
