211service.com
Nanoglue Sticks Onderwater
Verband kan zelfs na het zwemmen blijven zitten, dankzij een nieuwe lijm die is ontwikkeld door onderzoekers van de Northwestern University. De lijm werkt niet alleen goed op natte oppervlakken, maar kan ook meer dan duizend keer worden verwijderd en hergebruikt.
Onderwaterlijm: Onderzoekers, geïnspireerd door het plakvermogen van de gekko en de mossel, hebben een nieuw type lijm gemaakt dat plakkerig blijft op natte oppervlakken.
De nanolijm is gemaakt van 400 nanometer brede siliconen pilaren bedekt met een polymeer dat de hechtende eiwitten in mosselen nabootst. Naast verbanden zou het nieuwe materiaal kunnen worden gebruikt in pleisters voor medicijnafgifte en in plakband om chirurgische wonden te sluiten, zegt Phillip Messersmith , een professor in biomedische technologie aan de Northwestern University, die de lijm rapporteerde in Natuur deze week.
Veel onderzoekers werken aan lijmen die de kleine haarachtige structuren op de voeten van gekko's nabootsen, die de hagedis de mogelijkheid geven om tegen muren en over plafonds te rennen en zelfs aan één teen te hangen. Koolstof-nanobuis-pilaren hebben geleid tot een van de sterkste gekko-tapes tot nu toe, maar de lijmen verliezen, net als de voeten van een gekko, hun grip op natte oppervlakken. (Zie Klimmuren met koolstofnanobuisjes.) Ali Dhinojwala , een professor in de polymeerwetenschap aan de Universiteit van Akron, die de gekko-tape ontwikkelde die gemaakt is van koolstofnanobuisjes, zegt dat de pilaren, die duizenden nanometers hoog zijn, simpelweg instorten in water door druk.
De nieuwe lijm is gebaseerd op een vergelijkbaar pilaarontwerp, maar werkt om twee redenen beter onder water. Messersmith en zijn collega's maken de pilaren korter zodat ze niet instorten. En ze bekleden de nanopilaren met een dunne laag van een polymeer dat het extreem sterke hechtende eiwit van een mossel imiteert. Het resultaat is een lijm die net zo goed op natte oppervlakken blijft zitten als een gekko of een plakbriefje op droge oppervlakken.
Op dit moment beslaat het materiaal tot twee vierkante millimeter. De grootste uitdaging om de lijm praktisch te maken, is het maken van grotere zwaden. Om dit een levensvatbare lijm te maken, moet je vierkante meters kunnen maken, niet slechts een paar millimeter, zegt Messersmith.
Op grotere oppervlakken wordt het moeilijker om elke pilaar aan een oppervlak te laten kleven, volgens Metin Sitti , een professor werktuigbouwkunde aan de Carnegie Mellon University die aan soortgelijke lijmen werkt. De korte pilaren in het nieuwe materiaal maken het probleem bijzonder moeilijk. Als het oppervlak ruwer is dan de hoogte van de pilaar, zullen de meeste in de lucht zijn, dus je moet veel naar beneden drukken, zegt Sitti.
In tegenstelling tot eerdere pilaarontwerpen van kunststof en koolstof-nanobuis, is het nieuwe materiaal niet afhankelijk van fysieke van der Waals-krachten. In plaats daarvan vertrouwt het op de chemische interactie van het oppervlak met de chemische hydroxygroepen in het synthetische mosseleiwit. Daarom zegt Dhinojwala dat de lijm mogelijk niet op elk type oppervlak hecht.
Maar Messersmith gelooft dat de lijm veelzijdig zal blijken te zijn. Deze functionele [hydroxy]groepen kunnen zich aan verschillende oppervlakken hechten, zegt hij. Tot nu toe hebben de onderzoekers de lijm getest op siliciumnitride, titaniumoxide en goud, die allemaal in elektronica worden gebruikt. Maar als de lijm in verband en medische tape moet worden gebruikt, moet deze aan de huid blijven kleven. De onderzoekers hebben andere op mosselen geïnspireerde synthetische eiwitten getest die vergelijkbare chemische groepen hebben en hebben ontdekt dat ze hechten aan biologisch weefsel. Mosselen kunnen overal aan plakken, zegt Messersmith. Ze hechten zich aan een stuk hout, dat organisch is. Ze hechten ook aan de huid van walvissen.