211service.com
Lijm met een aan- en uitschakelaar
Onderzoekers van de Universiteit van Sheffield, in het VK, hebben een lijm gemaakt die met een externe schakelaar kan worden in- en uitgeschakeld. De schakelaar is de zuurgraad van de oplossing rond de lijm: twee verschillende soorten polymeren in de lijm trekken elkaar aan op basis van de zuurgraad van de oplossing. Door de oplossing herhaaldelijk zuurder of zuurder te maken, Mark Geoghegan en zijn collega's kunnen de plakkerigheid van de lijm veranderen, waardoor twee oppervlakken aan elkaar hechten en dan tot vijf keer uit elkaar vallen.
Aan-uit lijm: Een nieuwe lijm is gemaakt van twee verschillende polymeren - een borstelachtige en een op water gebaseerde gel - die zich met elkaar hechten, afhankelijk van de zuurgraad van de oplossing die ze omringt. Door de zuurgraad te veranderen, kunnen onderzoekers twee oppervlakken aan elkaar plakken en vijf keer uit elkaar trekken. Het rode blok bovenaan de afbeelding geeft de belasting weer die wetenschappers gebruiken om de sterkte van de lijm te testen.
Wetenschappers ontwikkelen verschillende herbruikbare lijmen, zoals tapes die gekkopoten nabootsen en mossellijmen. (Zie Klimmuren met koolstofnanobuisjes en nanolijmsticks onder water .) Deze zijn als plakband: ze hebben druk nodig om ze aan een oppervlak te laten hechten en dan moet er kracht worden losgetrokken. Er zijn ook pogingen gedaan om herbruikbare lijmen te ontwikkelen waarvan de kleverigheid kan worden in- en uitgeschakeld met warmte of elektriciteit, zegt: Manoj Chaudhury , een professor scheikunde aan de Lehigh University die niet betrokken was bij het huidige onderzoek.
Het nieuwe werk, vorige week online gepubliceerd in toegepaste chemie , laat zien dat zuurgraad - de pH-waarde van een vloeistof - kan worden gebruikt om de plakkerigheid van een materiaal om te keren. Ik denk dat het een uitstekend idee is om de adhesie te beheersen met behulp van pH, zegt Chaudhury.
De nieuwe lijm bestaat uit twee verschillende delen. Een daarvan is een 20 nanometer dikke laag van een alkalisch polymeer op een siliciumsubstraat. De andere is een zure hydrogel, een netwerk van polymeerketens verspreid in water. De onderzoekers bevestigen de uiteinden van de alkalische-polymeerketens aan het siliciumsubstraat, zodat de polymeren als borstelharen uit het oppervlak steken, zegt Geoghegan.
Wanneer de opstelling in een enigszins zure oplossing wordt geplaatst, trekken het tegengesteld geladen polymeer en de hydrogel elkaar aan en vormen een hechte waterstofbinding. Wanneer de onderzoekers de zuurgraad van de oplossing verhogen tot pH 1 - ongeveer het bereik van batterijzuur - verliest het alkalische polymeer zijn lading en breken de waterstofbruggen. De onderzoekers kunnen dan de twee oppervlakken van elkaar afpellen.
De lijm kan nuttig zijn voor medische toepassingen zoals wondverband, zegt: Constantijn Creton , een expert op het gebied van polymeeradhesie aan de Hogere Onderwijsinstelling voor Industriële Natuurkunde en Scheikunde in Parijs. Je zou de lijm op een wond kunnen aanbrengen totdat deze is genezen, zegt hij; dan, als je je vinger in een oplossing met de juiste pH-waarde steekt, komt [de lijm] los. Creton waarschuwt echter dat de onderzoekers voor medisch gebruik een soortgelijk systeem zouden moeten ontwikkelen dat werkt bij een minder zure pH.
Volgens Geoghegan zou het kleefsysteem ook kunnen worden gebruikt voor het toedienen van medicijnen door het samen met medicijnen in een pil op te nemen. Omdat de maag en de darmen een verschillende zuurgraad hebben, zouden onderzoekers het systeem zo kunnen ontwerpen dat het zijn drugslading in beide organen loslaat, zegt hij.
Om de sterkte van de lijm te testen, zetten Geoghegan en zijn collega's twee verschillende krachten op de gel om de oppervlakken tegen elkaar te drukken. Onder de zwaardere belasting plakken de oppervlakken strakker aan elkaar en duurt het langer om uit elkaar te gaan - drie dagen, in tegenstelling tot zeven uur bij de lichtere belasting. Geoghegan speculeert dat de reden waarom de hechting sterker is onder de zwaardere belasting een Velcro-effect zou kunnen zijn, waarbij de polymeerborstel de hydrogel binnendringt. De onderzoekers proberen nu te achterhalen of het penseel en de gel inderdaad werken als klittenband.
Zelfs de paar uur die nodig zijn om de oppervlakken te scheiden, zijn te lang voor praktisch gebruik, zegt Creton. Voor gebruik in verbandwonden of andere toepassingen zou de hechting sneller moeten uitschakelen.