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Pega con un interruptor de encendido y apagado
Investigadores de la Universidad de Sheffield, en el Reino Unido, han creado un adhesivo que se puede encender y apagar con un interruptor externo. El cambio es la acidez de la solución que rodea el pegamento: dos tipos diferentes de polímeros en el pegamento se atraen entre sí en función de la acidez de la solución. Haciendo repetidamente la solución menos o más ácida, Mark Geoghegan y sus colegas pueden cambiar la pegajosidad del adhesivo, haciendo que dos superficies se unan y luego se separen hasta cinco veces.
Pegamento de encendido y apagado: Un nuevo adhesivo está compuesto por dos polímeros diferentes, uno en forma de cepillo y otro en gel a base de agua, que se adhieren entre sí dependiendo de la acidez de la solución que los rodea. Al cambiar la acidez, los investigadores pueden pegar dos superficies y separarlas cinco veces. El bloque rojo en la parte superior de la imagen representa la carga que los científicos usan para probar la fuerza del pegamento.
Los científicos están desarrollando varios pegamentos reutilizables diferentes, como cintas que imitan las patas de los geckos y los adhesivos de mejillón. (Consulte Paredes de escalada con nanotubos de carbono y varillas de nanopegamento bajo el agua). Son como cinta adhesiva: necesitan presión para que se adhieran a una superficie y luego requieren fuerza para quitarlas. También se han realizado esfuerzos para desarrollar adhesivos reutilizables cuya pegajosidad se pueda encender y apagar con calor o electricidad, dice Manoj Chaudhury , profesor de ingeniería química en la Universidad de Lehigh que no participó en la investigación actual.
El nuevo trabajo, publicado en línea la semana pasada en quimica APLICADA , muestra que la acidez, el nivel de pH de un líquido, podría usarse para revertir la pegajosidad de un material. Creo que tratar de controlar la adhesión mediante el pH es una idea excelente, dice Chaudhury.
El nuevo adhesivo consta de dos partes diferentes. Una es una capa de 20 nanómetros de espesor de un polímero alcalino sobre un sustrato de silicio. El otro es un hidrogel ácido, una red de cadenas de polímero esparcidas en agua. Los investigadores unen los extremos de las cadenas de polímero alcalino al sustrato de silicio para que los polímeros sobresalgan de la superficie como cerdas en un cepillo, dice Geoghegan.
Cuando la disposición se coloca en una solución ligeramente ácida, el polímero de carga opuesta y el hidrogel se atraen y forman un estrecho enlace de hidrógeno. Cuando los investigadores aumentan la acidez de la solución a pH 1, aproximadamente el rango del ácido de la batería, el polímero alcalino pierde su carga y los enlaces de hidrógeno se rompen. Luego, los investigadores pueden pelar las dos superficies.
El adhesivo podría resultar útil para aplicaciones médicas como apósitos para heridas, dice Constantine Creton , experto en adhesión de polímeros en la Institución Educativa Superior de Física y Química Industrial, en París. Puede aplicar el adhesivo a una herida hasta que se haya curado, dice; luego, cuando pone el dedo en una solución con el tipo de pH adecuado, [el adhesivo] se desprende. Sin embargo, Creton advierte que para uso médico, los investigadores necesitarían desarrollar un sistema similar que funcione a un pH menos ácido.
Según Geoghegan, el sistema adhesivo también podría usarse para la administración de medicamentos incorporándolo junto con los medicamentos en una píldora. Debido a que el estómago y los intestinos tienen diferentes niveles de acidez, los investigadores podrían diseñar el sistema para soltar su carga de fármacos en cualquiera de los órganos, dice.
Para probar la fuerza del adhesivo, Geoghegan y sus colegas pusieron dos fuerzas diferentes sobre el gel para presionar las superficies juntas. Bajo la carga más pesada, las superficies se adhieren más juntas y demoran más en separarse: tres días, en lugar de siete horas con la carga más liviana. Geoghegan especula que la razón por la que la adhesión es más fuerte bajo la carga más pesada podría ser un efecto de velcro, en el que el cepillo de polímero penetra en el hidrogel. Los investigadores ahora están tratando de averiguar si el cepillo y el gel realmente actúan como velcro.
Incluso las pocas horas que se necesitan para separar las superficies son demasiado largas para un uso práctico, dice Creton. Para su uso en vendajes de heridas u otras aplicaciones, la adhesión debería desaparecer más rápido.