Не беше малко предизвикателство пред екип от учени от университета Йоханес Кеплер Линц:
Свързано съдържание
- Смоли вдъхновяват супер силно лепило за запечатване на рани
- Ново свръх лепило измива мидите си
Могат ли да направят суперклеянето още по-супер?
Изследователите се бореха с особено трънлив проблем: когато ставаше въпрос за свързване на материали към хидрогели - меки, люспести предмети, съставени от полимери, окачени във вода, нито едно лепило не беше много ефективно. Ако хидрогелът беше опънат, връзката стана крехка и се разкъса. (Представете си, че се опитвате да залепите два кубчета Jell-O заедно.) Това беше дилема в разрастващите се полета на „меката“ електроника и роботиката, които разчитат на хидрогелите.
Въпреки че в продължение на много години се използват за обличане на рани или в меки контактни лещи, хидрогелите напоследък се превръщат в ключов компонент на доста иновативни продукти, вариращи от електронни „ленти за помощ“, които могат да доставят лекарства, до разтеглива електроника до малки, желеподобни роботи, които могат да бъдат имплантирани в тялото на човек.
Учените могат да прикачат хидрогели към други обекти с обработка с ултравиолетова светлина, но процесът може да отнеме толкова час. Това просто не е много ефективно, казва Мартин Калтенбрунер, един от австрийските изследователи.
"Това преодоляване на разликата между меки и твърди материали наистина е голямо предизвикателство за всички в тази област", каза той. „Наистина търсехме бързо прототипиране, метод„ направи го у дома “на свързване на хидрогели към различни материали, който е бърз и универсален. Това, което беше навън, беше малко непрактично, за да се приложи в нашите лаборатории и да се използва ежедневно. "
Екипът мисли много за това, което може да работи. Някой предложи супер лепило. Защо не, тъй като хидрогелите са главно вода, а свръхлепилото свързва нещата заедно, защото водата задейства реакцията.
Но не беше толкова лесно. Когато Калтенбрунер и другите изследователи се опитаха да използват супер-лепилото извън рафта, не се получи много добре. След като изсъхна и хидрогелът се разтегли, връзката отново се напука и се провали.
Тогава някой дойде на идеята да добави неразтворител, който няма да се разтвори в лепилото и ще го предпази от втвърдяване. Това би могло да помогне на лепилото да се разпръсне в хидрогела.
И това, оказа се, беше отговорът.
Смесването на цианоакрилатите - химикалите в свръхлепилото - с неразтворител, предпазваше лепилото от разтваряне и когато материалите бяха притиснати заедно, лепилото се разпространява във външните слоеве на хидрогела. "Водата задейства полимеризацията на цианоакрилатите", обясни Калтенбрунер, "и се заплита с полимерните вериги на гела, което води до много твърда връзка." С други думи, лепилото успя да проникне под повърхността на хидрогела и се свързват с неговите молекули, образувайки силно закрепване в рамките на няколко секунди.
Беше ясно, че изследователите се занимават с нещо, когато свързват парче хидрогел към еластичен, гумен материал, наречен еластомер. „Първото нещо, което разбрахме - каза Калтенбрунер, - е, че облигацията все още беше прозрачна и разтеглива. Преди наистина опитахме много други методи, но се оказва, че понякога най-простият е най-добрият. “
Ето тяхното видео за начина на залепване с хидрогел:
Учените поставят новото си лепило за изпитването, като създават лента от „електронна кожа“, хидрогелна лента, върху която залепват сензори за батерия, процесор и температура. Може да предостави данни на смартфон чрез безжична връзка.
Те също така са произвели прототип на изкуствени прешлени, с които хидрогелът е използван за поправяне на влошаващи се дискове в гръбначния стълб. С лепилото прешлените биха могли да бъдат сглобени много по-бързо от нормалното, според доклад на изследването, публикуван наскоро в Science Advances.
Калтенбрунер каза, че вижда голям потенциал за лепилото като част от „революцията на меката роботика“. Той може например да бъде включен в ъпгрейди на „октобот“, първия автономен, изцяло мек робот, разкрит от учени от Харвард миналата година. Що се отнася до размера на ръката ви, octobot няма твърди електронни компоненти - няма батерии или компютърни чипове. Вместо това, водородният пероксид взаимодейства с петна от платина вътре в робота, който произвежда газ, който надува и огъва пипалата на октобота, като го задвижва през вода.
Засега това движение до голяма степен е неконтролирано, но учените се надяват да могат да добавят сензори, които биха му позволили да маневрира към или извън обекта. Именно тук новото лепило би могло да ви е от полза.
Но бъдещето на новия тип суперзалепване все още се оформя. Kaltenbrunner изчислява, че може да са необходими още три до пет години, преди да се появи на пазара. Все пак се чувства доста оптимистично.
„Тъй като нашият метод е лесен за възпроизвеждане“, каза той, „се надяваме, че другите ще се присъединят към нас в намирането на още повече приложения.“
