211service.com
Lim med en tænd- og sluk-knap
Forskere ved University of Sheffield i Storbritannien har lavet et klæbemiddel, der kan tændes og slukkes med en ekstern kontakt. Switchen er surhedsgraden af opløsningen omkring limen: to forskellige slags polymerer i limen tiltrækker hinanden baseret på opløsningens surhedsgrad. Ved gentagne gange at gøre opløsningen mindre eller mere sur, Mark Geoghegan og hans kolleger kan ændre klæbemidlets klæbrighed, så to overflader binder sammen og derefter skilles fra hinanden op til fem gange.
On-off lim: Et nyt klæbemiddel er lavet af to forskellige polymerer - en børstelignende og en vandbaseret gel - der binder sig til hinanden afhængigt af surhedsgraden af opløsningen, der omgiver dem. Ved at skifte surhedsgraden kan forskerne holde to overflader sammen og trække dem fra hinanden fem gange. Den røde blok i toppen af billedet repræsenterer den belastning, som videnskabsmænd bruger til at teste limens styrke.
Forskere udvikler flere forskellige genanvendelige lime, såsom tape, der efterligner gekkofødder og muslingeklæbemidler. (Se klatrevægge med kulstofnanorør og nanoglue-pinde under vandet.) Disse er som klæbrig tape: de har brug for tryk for at få dem til at klæbe til en overflade og kræver derefter kraft for at blive trukket af. Der har også været bestræbelser på at udvikle genanvendelige klæbemidler, hvis klæbrighed kan tændes og slukkes med varme eller elektricitet, siger Manoj Chaudhury , en kemiingeniørprofessor ved Lehigh University, som ikke var involveret i den aktuelle forskning.
Det nye værk, der blev offentliggjort online i sidste uge i anvendt kemi , viser, at surhedsgraden - pH-niveauet af en væske - kunne bruges til at vende et materiales klæbrighed. Jeg tror, at det er en glimrende idé at prøve at kontrollere vedhæftning ved hjælp af pH, siger Chaudhury.
Den nye lim består af to forskellige dele. Den ene er et 20 nanometer tykt lag af en alkalisk polymer på et siliciumsubstrat. Den anden er en sur hydrogel, et netværk af polymerkæder spredt i vand. Forskerne fastgør enderne af de alkaliske polymer-kæder til siliciumsubstratet, så polymererne stikker ud af overfladen som børster på en børste, siger Geoghegan.
Når arrangementet placeres i en let sur opløsning, tiltrækker den modsat ladede polymer og hydrogelen hinanden og danner en tæt hydrogenbinding. Når forskerne øger surhedsgraden af opløsningen til pH 1 - omkring området for batterisyre - mister den alkaliske polymer sin ladning, og hydrogenbindingerne brydes. Forskerne kan så pille de to overflader fra hinanden.
Klæbemidlet kan vise sig at være nyttigt til medicinske anvendelser såsom sårforbinding, siger Constantine Creton , en polymer-adhæsionsekspert ved Industrial Physics and Chemistry Higher Educational Institution i Paris. Man kunne lægge klæbemidlet på et sår, indtil det er helet, siger han; så, når du sætter fingeren i en opløsning med den rigtige slags pH, vil [klæbemidlet] slippe af. Men Creton advarer om, at forskerne til medicinsk brug ville være nødt til at udvikle et lignende system, der fungerer ved en mindre sur pH.
Ifølge Geoghegan kunne klæbemiddelsystemet også bruges til lægemiddellevering ved at inkorporere det sammen med lægemidler i en pille. Fordi maven og tarmene har forskellige surhedsniveauer, kunne forskerne designe systemet til at give slip på sin lægemiddellast i begge organer, siger han.
For at teste klæberens styrke satte Geoghegan og hans kolleger to forskellige kræfter oven på gelen for at presse overfladerne sammen. Under den tungere belastning klæber overfladerne tættere sammen og tager længere tid at adskille - tre dage i modsætning til syv timer med den lettere belastning. Geoghegan spekulerer i, at årsagen til, at vedhæftningen er stærkere under den tungere belastning, kunne være en velcroeffekt, hvor polymerbørsten trænger ind i hydrogelen. Forskerne forsøger nu at finde ud af, om børsten og gelen faktisk virker som velcro.
Selv de få timer, det tager at adskille overfladerne, er for lange til praktisk brug, siger Creton. Til brug ved forbinding af sår eller andre applikationer bør vedhæftningen afbrydes hurtigere.