Nebyl to žádný malý problém, kterému čelí tým vědců na univerzitě Johannes Kepler v Linci:
Související obsah
- Slimáci inspirují super silné lepidlo k utěsnění ran
- Nové superglue ohýbá mušle
Mohli by udělat lepidlo ještě více super?
Vědci zápasili s obzvláště ožehavým problémem: Když došlo na lepení materiálů k hydrogelům - měkkým, rozhoupaným předmětům složeným z polymerů suspendovaných ve vodě - žádné lepidlo nebylo příliš účinné. Pokud byl hydrogel napnut, vazba se stala křehkou a odtrhla se. (Představte si, že chcete slepit dvě kostky Jell-O dohromady.) Byla to dilema v rozvíjejících se polích „měkké“ elektroniky a robotiky, které se spoléhaly na hydrogely.
Přestože se hydrogely používají již řadu let k oblékání ran nebo v měkkých kontaktních čočkách, hydrogely se v poslední době staly klíčovou součástí několika inovativních produktů, od elektronických „Band-Aids“, které mohou dodávat léky, až po napínatelnou elektroniku až po drobné, želé podobné roboty, které lze implantovat do těla člověka.
Vědci mohou připojit hydrogely k jiným objektům ultrafialovým zářením, ale tento proces může trvat až hodinu. To prostě není příliš efektivní, říká Martin Kaltenbrunner, jeden z rakouských vědců.
"Toto překlenutí propasti mezi měkkými a tvrdými materiály je opravdu velkou výzvou pro všechny v oboru, " řekl. "Skutečně jsme hledali rychlý prototyping, domácí metodu spojování hydrogelů s různými materiály, které jsou rychlé a univerzální." To, co bylo venku, bylo příliš nepraktické implementovat do našich laboratoří a používat každý den. “
Tým hodně přemýšlel o tom, co by mohlo fungovat. Někdo navrhl superglue. Proč ne, protože hydrogely jsou hlavně voda a superglue spojuje věci dohromady, protože voda vyvolává reakci.
Ale nebylo to tak snadné. Když se Kaltenbrunner a ostatní vědci pokusili použít off-the-shelf superglue, nefungovalo to velmi dobře. Jakmile uschl a hydrogel byl napnut, vazba znovu praskla a selhala.
Pak někdo přišel s nápadem přidat nerozpouštědlo, které by se nerozpustilo v lepidle a zabránilo by ztvrdnutí. To by mohlo pomoci lepidlu skutečně se rozptýlit do hydrogelu.
A to se ukázalo, to byla odpověď.
Míchání kyanoakrylátů - chemikálií v superglue - s nerozpouštědlem bránilo rozpouštění lepidla a když byly materiály stlačeny, lepidlo difundovalo do vnějších vrstev hydrogelu. "Voda spouští polymeraci kyanoakrylátů, " vysvětlil Kaltenbrunner, "a zaplétá se s polymerními řetězci gelu, což vede k velmi tvrdé vazbě." Jinými slovy, lepidlo dokázalo prosakovat pod povrchem hydrogelu a spojí se s jeho molekulami, během několika sekund vytvoří silné připojení.
Bylo zřejmé, že vědci se k něčemu připojili, když spojili hydrogelový kus s elastickým gumovým materiálem zvaným elastomer. "První věc, kterou jsme poznali, " řekl Kaltenbrunner, "je, že vazba byla stále průhledná a roztažitelná." Skutečně jsme už vyzkoušeli spoustu dalších metod, ale někdy se ukázalo, že nejjednodušší je nejlepší. “
Zde je jejich video s návodem na hydrogelové lepení:
Vědci podrobili své nové lepidlo zkoušce vytvořením proužku „elektronické kůže“, hydrogelu, na který nalepili baterii, procesor a teplotní senzory. Mohlo by poskytovat data smartphonu prostřednictvím bezdrátového připojení.
Vyráběli také prototyp umělých obratlů, s nimiž byl hydrogel použit k opravě poškozujících se disků v páteři. Podle zprávy o výzkumu, která byla nedávno zveřejněna v Science Advances, by bylo možné pomocí lepidla sestavit obratle mnohem rychleji, než je obvyklé.
Kaltenbrunner uvedl, že vidí v adhezi lepidlo jako součást „revoluce v měkké robotice“. Mohlo by to být například začleněno do upgradů na „oktobot“, prvního samostatného zcela měkkého robota, který loni odhalili vědci z Harvardu. Pokud jde o velikost vaší ruky, oktobot nemá žádné tvrdé elektronické komponenty - žádné baterie ani počítačové čipy. Místo toho, peroxid vodíku interaguje se skvrnami platiny uvnitř robota, který produkuje plyn, který nafoukne a ohne chobotnice octobot, pohánět to přes vodu.
Prozatím je tento pohyb do značné míry nekontrolovatelný, ale vědci doufají, že budou moci přidat senzory, které by mu umožňovaly manévrovat k objektu nebo od něj. Zde by se nové lepidlo mohlo hodit.
Budoucnost nového typu superglue se však stále formuje. Kaltenbrunner odhaduje, že by to mohlo být dalších tři až pět let, než bude k dispozici na trhu. Přesto se cítí docela optimisticky.
"Protože je naše metoda snadno reprodukovatelná, " řekl, "doufáme, že se k nám připojí další uživatelé při hledání dalších aplikací."
