Se ei ollut pieni haaste tutkijaryhmälle Johannes Keplerin yliopistossa Linzissä:
Asiaan liittyvä sisältö
- Etanat inspiroivat erittäin vahvaa liimaa haavojen sulkemiseen
- Uusi Superglue taipuu simpukoihin
Voisiko he tehdä superliimasta vieläkin supervamman?
Tutkijat olivat kamppailleet erityisen hankalan ongelman kanssa: Kun kyse oli materiaalien sitomisesta hydrogeeleihin - veteen suspendoiduista polymeereistä koostuvista pehmeistä, hoikkaista esineistä -, mikään liima ei ollut kovin tehokas. Jos hydrogeeliä venytettiin, sidos muuttui hauraaksi ja vedettiin irti. (Kuvittele yrittävän liimata kaksi Jell-O-kuutiota yhteen.) Se oli ongelma hydrogeeleihin luottavien ”pehmeän” elektroniikan ja robotiikan kasvavilla kentissä.
Vaikka hydrogeelejä on käytetty monien vuosien ajan haavojen pukeutumiseen tai pehmeisiin piilolinsseihin, niistä on viime aikoina tullut avaintekijä monille innovatiivisille tuotteille, jotka vaihtelevat elektronisista ”Band-Aidsista”, jotka voivat toimittaa lääkkeitä, joustavaan elektroniikkaan pieniä, hyytelömäisiä robotteja, jotka voidaan implantoida ihmisen vartaloon.
Tutkijat voivat kiinnittää hydrogeelejä muihin esineisiin ultraviolettivalokäsittelyllä, mutta prosessi voi kestää jopa tunnin. Se ei vain ole kovin tehokasta, sanoo yksi itävaltalaisista tutkijoista Martin Kaltenbrunner.
"Tämä pehmeiden ja kovien materiaalien välisen kuilun kaventaminen on todella suuri haaste kaikille kentällä oleville", hän sanoi. ”Etsimme todella nopeaa prototyyppiä, tee-se-kotona -menetelmää, jolla sidotaan hydrogeelejä erilaisiin materiaaleihin, joka on nopea ja universaali. Se mitä oli siellä, oli hiukan liian epäkäytännöllistä toteuttaa laboratorioissamme ja käyttää päivittäin. "
Tiimi pohti paljon siitä, mikä voisi toimia. Joku ehdotti superliimaa. Miksi ei, koska hydrogeelit ovat pääasiassa vettä ja superliima sitoo asiat toisiinsa, koska vesi laukaisee reaktion.
Mutta se ei ollut niin helppoa. Kun Kaltenbrunner ja muut tutkijat yrittivät käyttää hyllyllä olevaa superliimaa, se ei toiminut kovin hyvin. Kun se kuivui ja hydrogeeli venytettiin, sidos murtui jälleen ja epäonnistui.
Sitten joku keksi idean lisätä liuottamatonta ainetta, joka ei liukene liimaan ja estäisi sitä kovettumasta. Tämä voisi auttaa liimaa todella levittämään alas hydrogeeliin.
Ja se, osoittautui, oli vastaus.
Sekoittamalla syaani-akrylaatteja - superliimassa olevia kemikaaleja - ei-liuottimien kanssa, liima ei liuennut, ja kun materiaaleja puristettiin yhteen, liima levisi hydrogeelin ulkokerroksiin. "Vesi laukaisee syaani-akrylaattien polymeroitumisen", Kaltenbrunner selitti, "ja se takertuu geelin polymeeriketjuihin, mikä johtaa erittäin kovaan sidokseen." Toisin sanoen liima kykeni imemään alas pinnan alapuolelle. hydrogeeli ja yhdistä sen molekyyleihin muodostaen vahvan kiinnittymisen muutamassa sekunnissa.
Oli selvää, että tutkijat olivat asialla, kun he sitoutuivat hydrogeelikappaleen elastiseen, kumiseen materiaaliin, jota kutsutaan elastomeeriksi. "Ensimmäinen asia, jonka tunnistimme", Kaltenbrunner sanoi, "on, että side oli edelleen läpinäkyvä ja joustava. Yritimme todellakin paljon muita menetelmiä aiemmin, mutta osoittautuu joskus yksinkertaisin on paras. ”
Tässä on heidän ohjevideonsa hydrogeeliliimaamisesta:
Tutkijat asettivat uuden liimansa testiin luomalla “elektronisen ihon” nauhan, hydrogeelinauhan, johon he liimasivat akun, prosessorin ja lämpötila-anturit. Se voisi tarjota tietoja älypuhelimelle langattoman yhteyden kautta.
He myös tuottivat prototyypin keinotekoisista nikamista, joiden avulla hydrogeeliä käytettiin selkärangan heikentyvien levyjen korjaamiseen. Liiman avulla nikamat voitiin koota paljon nopeammin kuin normaalisti, sanotaan hiljattain Science Advances -lehdessä julkaistun tutkimusraportin mukaan.
Kaltenbrunner kertoi näkevänsä paljon liiman potentiaalia osana "pehmeää robottivallankumousta". Se voitaisiin esimerkiksi sisällyttää päivityksiin "oktobotille", joka on ensimmäinen autonominen, täysin pehmeä robotti, jonka Harvardin tutkijat paljastivat viime vuonna. Noin käden koosta, oktobotissa ei ole kovia elektronisia komponentteja - ei paristoja tai tietokonepiirejä. Sen sijaan vetyperoksidi on vuorovaikutuksessa robotin sisällä olevien platinajulkien kanssa, mikä tuottaa kaasua, joka täyttää ja taipuu maidonlinnan lonkeroita, ajaen sen veden läpi.
Toistaiseksi kyseinen liike on suurelta osin hallitsematon, mutta tutkijat toivovat pystyvänsä lisäämään antureita, jotka antaisivat sen liikkua kohti kohdetta tai pois siitä. Sieltä uusi liima voi olla hyödyllinen.
Mutta uuden tyyppisen superliiman tulevaisuus on vasta muotoutumassa. Kaltenbrunner arvioi, että voi kulua vielä kolme tai viisi vuotta ennen kuin se on saatavana markkinoilla. Silti hän tuntuu melko optimistiselta.
"Koska menetelmäämme on helppo toistaa", hän sanoi, "toivomme muiden liittyvän meihin etsimään vielä enemmän sovelluksia."
