Non è stata una piccola sfida per un team di scienziati dell'Università Johannes Kepler di Linz:
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Potrebbero rendere la supercolla ancora più super?
I ricercatori avevano lottato con un problema particolarmente spinoso: quando si trattava di incollare materiali a idrogel - oggetti morbidi e morbidi composti da polimeri sospesi nell'acqua - nessun adesivo era molto efficace. Se l'idrogel veniva allungato, il legame diventava fragile e si staccava. (Immagina di provare a incollare insieme due cubi Jell-O.) Era un dilemma nei fiorenti campi dell'elettronica "leggera" e della robotica che si basano su idrogel.
Sebbene siano stati usati per molti anni per vestire le ferite o le lenti a contatto morbide, gli idrogel sono diventati recentemente un componente chiave di alcuni prodotti innovativi, che vanno dai "cerotti" elettronici in grado di fornire medicine, dall'elettronica estensibile a piccoli robot gelatinosi che possono essere impiantati nel corpo di una persona.
Gli scienziati possono attaccare idrogel ad altri oggetti con un trattamento a luce ultravioletta, ma il processo può richiedere fino a un'ora. Non è molto efficace, afferma Martin Kaltenbrunner, uno dei ricercatori austriaci.
"Questo colmare il divario tra materiali morbidi e duri è davvero una grande sfida per tutti nel settore", ha detto. “Stavamo davvero cercando una prototipazione rapida, un metodo fai-da-te per incollare idrogel a materiali diversi, veloce e universale. Ciò che era là fuori era un po 'troppo poco pratico per essere implementato nei nostri laboratori e utilizzato quotidianamente. "
Il team ha pensato molto a cosa potrebbe funzionare. Qualcuno ha suggerito la supercolla. Perché no, dal momento che gli idrogel sono principalmente acqua e la supercolla lega le cose perché l'acqua scatena la reazione.
Ma non è stato così facile. Quando Kaltenbrunner e gli altri ricercatori hanno provato a usare la supercolla standard, non ha funzionato molto bene. Una volta che si è asciugato e l'idrogel è stato allungato, il legame si è nuovamente rotto e fallito.
Quindi, qualcuno ha avuto l'idea di aggiungere un non solvente, che non si dissolverebbe nella colla e ne impedirebbe l'indurimento. Ciò potrebbe aiutare l'adesivo a disperdersi nell'idrogel.
E quella, si è scoperto, era la risposta.
Mescolando i cianoacrilati - i prodotti chimici in supercolla - con un non solvente impediva all'adesivo di dissolversi e quando i materiali venivano premuti insieme la colla si diffondeva negli strati esterni dell'idrogel. "L'acqua innesca la polimerizzazione dei cianoacrilati", ha spiegato Kaltenbrunner, "e si impiglia con le catene polimeriche del gel, il che porta a un legame molto duro." In altre parole, la colla è stata in grado di filtrare sotto la superficie di l'idrogel e connettersi con le sue molecole, formando un forte attaccamento in pochi secondi.
Era chiaro che i ricercatori stavano facendo qualcosa quando hanno legato un pezzo di idrogel a un materiale elastico e gommoso chiamato un elastomero. "La prima cosa che abbiamo riconosciuto", ha detto Kaltenbrunner, "è che il legame era ancora trasparente ed estensibile. In passato abbiamo provato molti altri metodi, ma a volte risulta che il più semplice è il migliore. ”
Ecco il loro video tutorial sull'incollaggio di idrogel:
Gli scienziati hanno messo alla prova il loro nuovo adesivo creando una striscia di "pelle elettronica", una banda di idrogel su cui hanno incollato una batteria, un processore e sensori di temperatura. Potrebbe fornire dati a uno smartphone tramite una connessione wireless.
Hanno anche prodotto un prototipo di vertebre artificiali con cui l'idrogel è stato usato per riparare i dischi deterioranti nella colonna vertebrale. Con la colla, le vertebre potrebbero essere assemblate molto più rapidamente del normale, secondo un rapporto sulla ricerca, recentemente pubblicato su Science Advances.
Kaltenbrunner ha dichiarato di vedere molto potenziale per l'adesivo come parte della "rivoluzione della robotica leggera". Potrebbe, ad esempio, essere incorporato negli aggiornamenti dell '"octobot", il primo robot autonomo, interamente morbido, presentato dagli scienziati di Harvard lo scorso anno. Circa le dimensioni della tua mano, l'octobot non ha componenti elettronici duri, né batterie né chip di computer. Invece, il perossido di idrogeno interagisce con macchie di platino all'interno del robot, che produce gas che gonfia e flette i tentacoli dell'octobot, spingendolo attraverso l'acqua.
Per ora, quel movimento è in gran parte incontrollato, ma gli scienziati sperano di essere in grado di aggiungere sensori che gli consentano di muoversi verso o lontano da un oggetto. Ecco dove il nuovo adesivo potrebbe tornare utile.
Ma il futuro del nuovo tipo di supercolla sta ancora prendendo forma. Kaltenbrunner stima che potrebbero essere necessari altri 3-5 anni prima che sia disponibile sul mercato. Tuttavia, si sente piuttosto ottimista.
"Poiché il nostro metodo è facile da riprodurre", ha affermato, "speriamo che altri si uniscano a noi per trovare ancora più applicazioni".
