211service.com
Klej z włącznikiem i wyłącznikiem
Naukowcy z Uniwersytetu w Sheffield w Wielkiej Brytanii opracowali klej, który można włączać i wyłączać za pomocą zewnętrznego przełącznika. Przełącznikiem jest kwasowość roztworu otaczającego klej: dwa różne rodzaje polimerów w kleju przyciągają się nawzajem w zależności od kwasowości roztworu. Wielokrotnie czyniąc roztwór mniej lub bardziej kwaśnym, Mark Geoghegan a jego koledzy mogą zmienić lepkość kleju, sprawiając, że dwie powierzchnie łączą się ze sobą, a następnie rozdzielają do pięciu razy.
Klej on-off: Nowy klej składa się z dwóch różnych polimerów – jednego pędzla, a drugiego żelu na bazie wody – które łączą się ze sobą w zależności od kwasowości otaczającego je roztworu. Zmieniając kwasowość, naukowcy mogą skleić dwie powierzchnie i rozdzielić je pięć razy. Czerwony blok na górze obrazu reprezentuje obciążenie, którego naukowcy używają do testowania wytrzymałości kleju.
Naukowcy opracowują kilka różnych klejów wielokrotnego użytku, takich jak taśmy naśladujące stopy gekona i kleje do małży. (Zobacz Ściany wspinaczkowe z nanorurek węglowych i patyczków nanokleju pod wodą.) Są jak taśma klejąca: potrzebują nacisku, aby przylgnęły do powierzchni, a następnie wymagają siły, aby je oderwać. Podjęto również wysiłki w celu opracowania klejów wielokrotnego użytku, których lepkość można włączać i wyłączać za pomocą ciepła lub elektryczności, mówi Manoj Chaudhury , profesor inżynierii chemicznej na Uniwersytecie Lehigh, który nie był zaangażowany w bieżące badania.
Nowa praca, opublikowana online w zeszłym tygodniu w Chemia stosowana pokazuje, że kwasowość – poziom pH cieczy – może być wykorzystana do odwrócenia lepkości materiału. Myślę, że próba kontrolowania adhezji za pomocą pH to doskonały pomysł, mówi Chaudhury.
Nowy klej składa się z dwóch różnych części. Jedna to warstwa alkalicznego polimeru o grubości 20 nanometrów na podłożu krzemowym. Drugi to hydrożel kwasowy, sieć łańcuchów polimerowych rozproszonych w wodzie. Naukowcy przyczepiają końce łańcuchów alkaliczno-polimerowych do podłoża krzemowego, dzięki czemu polimery wystają z powierzchni jak włosie pędzla, mówi Geoghegan.
Gdy układ zostanie umieszczony w lekko kwaśnym roztworze, przeciwnie naładowany polimer i hydrożel przyciągają się i tworzą ścisłe wiązanie wodorowe. Kiedy naukowcy zwiększą kwasowość roztworu do pH 1 – mniej więcej w zakresie kwasu akumulatorowego – alkaliczny polimer traci ładunek, a wiązania wodorowe pękają. Naukowcy mogą następnie oddzielić dwie powierzchnie.
Klej może okazać się przydatny w zastosowaniach medycznych, takich jak opatrywanie ran, mówi Konstantyn Kreton , ekspert ds. adhezji polimerów w Wyższej Szkole Fizyki Przemysłowej i Chemii w Paryżu. Można nałożyć klej na ranę, aż się zagoi, mówi; następnie, gdy włożysz palec do roztworu o odpowiednim pH, [klej] odpadnie. Creton ostrzega jednak, że do użytku medycznego naukowcy musieliby opracować podobny system, który działa przy mniej kwaśnym pH.
Według Geoghegana system adhezyjny może być również używany do dostarczania leków poprzez włączenie go wraz z lekami do pigułki. Ponieważ żołądek i jelita mają różne poziomy kwasowości, naukowcy mogliby zaprojektować system, aby uwolnić ładunek leku w dowolnym narządzie, mówi.
Aby przetestować wytrzymałość kleju, Geoghegan i jego koledzy nałożyli na żel dwie różne siły, aby docisnąć do siebie powierzchnie. Pod większym obciążeniem powierzchnie sklejają się mocniej i rozdzielają się dłużej – trzy dni, w przeciwieństwie do siedmiu godzin przy lżejszym obciążeniu. Geoghegan spekuluje, że powodem, dla którego przyczepność jest silniejsza pod większym obciążeniem, może być efekt rzepu, w którym szczoteczka polimerowa wnika w hydrożel. Naukowcy próbują teraz dowiedzieć się, czy pędzel i żel rzeczywiście działają jak rzepy.
Creton mówi, że nawet kilka godzin potrzebnych na oddzielenie powierzchni jest zbyt długie, aby można było je wykorzystać w praktyce. W przypadku stosowania do opatrywania ran lub innych zastosowań, adhezja powinna szybciej się wyłączać.