Nem volt nagy kihívás a Linz Johannes Kepler Egyetem tudóscsoportjának:
kapcsolodo tartalom
- A meztelen csigák szuper erős ragasztót inspirálnak a sebek tömítésére
- Egy új Superglue hajlítja kagylóit
Lehet-e még szuper ragasztót csinálni?
A kutatók egy rendkívül bonyolult problémával küzdenek: Amikor az anyagok hidrogélekhez kötődtek - vízben szuszpendált polimerekből álló lágy, göndör tárgyak -, egyik ragasztó sem volt túl hatékony. Ha a hidrogélt megnyújtottuk, a kötés törékennyé válik és széthúzódik. (Képzelje el, hogy két Jell-O kockát próbál összeragasztani.) Ez egy dilemmát jelentett a „puha” elektronika és robotika növekvő területein, amelyek a hidrogélekre támaszkodnak.
Noha évek óta használják sebek felragasztására vagy lágy kontaktlencsékben, a hidrogélek a közelmúltban számos innovatív termék kulcsfontosságú elemévé váltak, kezdve az elektronikus „Band-Aids” -et, amely gyógyszert szállít, a nyújtható elektronikától a apró, zselés robotok, amelyek beültethetők az ember testébe.
A tudósok ultraibolya fénykezeléssel más tárgyakhoz is köthetnek hidrogéleket, de a folyamat akár egy órát is igénybe vehet. Ez csak nem túl hatékony - mondja Martin Kaltenbrunner, az egyik osztrák kutató.
"Ez a puha és kemény anyagok közötti rés áthidalása valóban nagy kihívás mindenki számára a területen" - mondta. „Tényleg egy gyors prototípus-készítést keresettünk, egy házimozi módszert, amellyel a hidrogélek sokféle anyaghoz köthetők, gyors és univerzális. Amit kiderült, egy kicsit túl gyakorlatias volt ahhoz, hogy laboratóriumunkban megvalósítsuk és napi szinten használjuk. ”
A csapat sokat gondolkodott azon, hogy mi működhet. Valaki szuperragasztót javasolt. Miért ne, mivel a hidrogélek elsősorban víz, és a szuperragasztó összekapcsolja a dolgokat, mert a víz kiváltja a reakciót.
De nem volt ilyen könnyű. Amikor Kaltenbrunner és a többi kutató megkísérelte a polcon kívüli szuperragasztó használatát, az nem működött nagyon jól. Miután megszáradt és a hidrogélt feszítették, a kötés ismét megrepedt és meghibásodott.
Aztán valaki arra az ötletre jutott, hogy adjon hozzá egy nem oldószert, amely nem oldódik fel a ragasztóban, és megakadályozza, hogy megkeményedjön. Ez segítheti a ragasztó tényleges eloszlását a hidrogélben.
És kiderült, hogy ez volt a válasz.
A cianoakrilátok - a szuperragasztóban lévő vegyi anyagok - nem oldószerrel való összekeverése megakadályozta, hogy a ragasztó feloldódjon, és amikor az anyagokat összepréselték, a ragasztó elterjedt a hidrogél külső rétegeiben. „A víz kiváltja a cianoakrilátok polimerizációját - magyarázta Kaltenbrunner -, és belekeveredik a gél polimer láncaiba, ami nagyon kemény kötést eredményez.” Más szavakkal: a ragasztó képes volt a szivárgásra a felület alatt. a hidrogélt, és kapcsolódjon molekuláival, néhány másodpercen belül erős kötődést képezve.
Egyértelmű volt, hogy a kutatók valami helyzetben vannak, amikor egy hidrogéldarabot egy elasztomernek nevezett, gumi anyaghoz ragasztanak. „Az első dolog, amit felismertünk - mondta Kaltenbrunner -, hogy a kötés még mindig átlátszó és nyújtható volt. Nagyon sok más módszert kipróbáltunk már korábban, de kiderül, hogy a legegyszerűbb a legjobb. ”
Az alábbiakban bemutatják, hogyan kell videót készíteni a hidrogél ragasztásáról:
A tudósok tesztelték új ragasztójukat azáltal, hogy létrehoztak egy „elektronikus burkolat” csíkot, egy hidrogélcsíkot, amelyre egy elem, processzor és hőmérséklet-érzékelők ragasztottak. Adatokat szolgáltathat egy okostelefonhoz vezeték nélküli kapcsolaton keresztül.
Készítettek egy olyan csípő prototípust is, amellyel a hidrogélt a gerinc romló korongjainak helyrehozására használják. A ragasztóval a csigolyákat a normálnál sokkal gyorsabban lehet összeszerelni - mondja a kutatási jelentés, amelyet nemrégiben a Science Advances publikált.
Kaltenbrunner elmondta, hogy a ragasztóanyag sok potenciálját látja a „lágy robotika forradalom” részeként. Például beépíthető az „oktobot” korszerűsítésébe, az első önálló, teljesen puha robotba, amelyet a harvardi tudósok tavaly bemutattak. A keze méreténél fogva a polip nem tartalmaz kemény elektronikus alkatrészeket - sem elemeket, sem számítógépes chipeket. Ehelyett a hidrogén-peroxid kölcsönhatásba lép a platina foltokkal a robot belsejében, és olyan gázt termel, amely felfújja és hajlítja az oktobot csápjait, és meghajtja azokat a vízen keresztül.
Egyelőre ez a mozgás nagyrészt ellenőrizetlen, de a tudósok remélik, hogy képesek lesznek olyan érzékelőket hozzáadni, amelyek lehetővé teszik, hogy egy tárgy felé mozogjon vagy attól elmozduljon. Itt lehet az új ragasztó hasznos.
Az új típusú ragasztóanyag jövője azonban még mindig kialakul. A Kaltenbrunner becslései szerint még három-öt évvel telhet el, amíg elérhető lesz a piacon. Ennek ellenére elég optimista.
"Mivel a módszerünket könnyű reprodukálni" - mondta. - Reméljük, hogy mások is csatlakoznak hozzánk, hogy még több alkalmazást találjanak. "
