Colla con un interruttore on-off

I ricercatori dell'Università di Sheffield, nel Regno Unito, hanno realizzato un adesivo che può essere acceso e spento con un interruttore esterno. L'interruttore è l'acidità della soluzione che circonda la colla: due diversi tipi di polimeri nella colla si attraggono in base all'acidità della soluzione. Rendendo ripetutamente la soluzione meno o più acida, Marco Geoghegan e i suoi colleghi possono cambiare la viscosità dell'adesivo, facendo unire due superfici e poi separandole fino a cinque volte.

Colla on-off: Un nuovo adesivo è composto da due diversi polimeri, uno a pennello e l'altro a base d'acqua, che si legano tra loro a seconda dell'acidità della soluzione che li circonda. Cambiando l'acidità, i ricercatori possono unire due superfici e separarle cinque volte. Il blocco rosso nella parte superiore dell'immagine rappresenta il carico che gli scienziati usano per testare la forza della colla.

Gli scienziati stanno sviluppando diverse colle riutilizzabili, come i nastri che imitano le zampe di geco e gli adesivi di cozze. (Vedi pareti da arrampicata con nanotubi di carbonio e bastoncini di nanocolla sott'acqua.) Sono come del nastro adesivo: hanno bisogno di pressione per farli aderire a una superficie e quindi richiedono forza per essere tirati fuori. Ci sono stati anche sforzi per sviluppare adesivi riutilizzabili la cui appiccicosità può essere attivata e disattivata con il calore o l'elettricità, afferma Manoj Chaudhury , un professore di ingegneria chimica alla Lehigh University che non è stato coinvolto nella ricerca attuale.

Il nuovo lavoro, pubblicato online la scorsa settimana in chimica applicata , mostra che l'acidità, il livello di pH di un liquido, potrebbe essere utilizzata per invertire la viscosità di un materiale. Penso che provare a controllare l'adesione usando il pH sia un'idea eccellente, dice Chaudhury.

Il nuovo adesivo è composto da due parti diverse. Uno è uno strato di 20 nanometri di un polimero alcalino su un substrato di silicio. L'altro è un idrogel acido, una rete di catene polimeriche sparse nell'acqua. I ricercatori attaccano le estremità delle catene di polimeri alcalini al substrato di silicio in modo che i polimeri sporgano dalla superficie come le setole di un pennello, dice Geoghegan.

Quando la disposizione viene posta in una soluzione leggermente acida, il polimero con carica opposta e l'idrogel si attraggono e formano uno stretto legame idrogeno. Quando i ricercatori aumentano l'acidità della soluzione a pH 1, circa la gamma di acido della batteria, il polimero alcalino perde la sua carica e i legami idrogeno si rompono. I ricercatori possono quindi separare le due superfici.

L'adesivo potrebbe rivelarsi utile per applicazioni mediche come la medicazione delle ferite, afferma Costantino Creton , un esperto di adesione di polimeri presso l'istituto di istruzione superiore di fisica e chimica industriale, a Parigi. Potresti applicare l'adesivo su una ferita finché non è guarita, dice; poi, quando metti il ​​dito in una soluzione con il giusto tipo di pH, [l'adesivo] si stacca. Tuttavia, Creton avverte che per uso medico, i ricercatori dovrebbero sviluppare un sistema simile che funzioni a un pH meno acido.

Secondo Geoghegan, il sistema adesivo potrebbe essere utilizzato anche per la somministrazione di farmaci incorporandolo insieme ai farmaci in una pillola. Poiché lo stomaco e l'intestino hanno diversi livelli di acidità, i ricercatori potrebbero progettare il sistema per rilasciare il carico di droga in entrambi gli organi, dice.

Per testare la forza dell'adesivo, Geoghegan e i suoi colleghi hanno applicato due forze diverse sul gel per premere insieme le superfici. Sotto il carico più pesante, le superfici aderiscono più strettamente e impiegano più tempo a separarsi: tre giorni, rispetto alle sette ore con il carico più leggero. Geoghegan ipotizza che il motivo per cui l'adesione è più forte sotto il carico più pesante potrebbe essere un effetto velcro, in cui la spazzola polimerica penetra nell'idrogel. I ricercatori stanno ora cercando di scoprire se il pennello e il gel si comportano davvero come il velcro.

Anche le poche ore necessarie per separare le superfici sono troppo lunghe per un uso pratico, afferma Creton. Per l'uso nella medicazione di ferite o altre applicazioni, l'adesione dovrebbe spegnersi più velocemente.

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