211service.com
Nanoglue sticks under vandet
Bandager kan blive siddende, selv efter en svømmetur, takket være et nyt klæbemiddel udviklet af forskere ved Northwestern University. Limen fungerer ikke kun godt på våde overflader, men den kan også trækkes af og genbruges mere end tusind gange.
Undervandslim: Forskere, inspireret af gekkoens og muslingens klæbeevner, har lavet en ny type lim, der forbliver klistret på våde overflader.
Nanogluen er lavet af 400 nanometer brede silikonesøjler dækket med en polymer, der efterligner de klæbende proteiner, der findes i muslinger. Ud over bandager kan det nye materiale bruges i plastre til medicinudlevering og i klæbebånd til at lukke operationssår, siger Philip Messersmith , en biomedicinsk ingeniørprofessor ved Northwestern University, der rapporterede limen i Natur denne uge.
Mange forskere arbejder på lim, der efterligner de små hårlignende strukturer på gekkoers fødder, som giver firbenet evnen til at løbe op ad vægge og på tværs af lofter og endda hænge i den ene tå. Carbon-nanorør-søjler har ført til et af de stærkeste gekko-tape endnu, men klæbemidlerne mister ligesom en gekkos fødder deres greb på våde overflader. (Se klatrevægge med kulstofnanorør.) Ali Dhinojwala , en professor i polymervidenskab ved University of Akron, som udviklede gekkotapen lavet af kulstofnanorør, siger, at søjlerne, som er tusindvis af nanometer høje, simpelthen kollapser i vand på grund af tryk.
Det nye klæbemiddel er baseret på et lignende søjledesign, men det fungerer bedre under vandet af to årsager. Messersmith og hans kolleger gør søjlerne kortere, så de ikke falder sammen. Og de beklæder nanopillerne med et tyndt lag af en polymer, der efterligner en muslings ekstremt stærke klæbende protein. Resultatet er en lim, der bliver siddende på våde overflader lige så godt, som en gekko eller en note klæber på tørre overflader.
Lige nu dækker materialet op til to kvadratmillimeter. Den største udfordring for at gøre limen praktisk vil være at skabe større skår. For at gøre dette til et levedygtigt klæbemiddel skal du være i stand til at lave kvadratiske yards, ikke kun et par millimeter, siger Messersmith.
På større arealer bliver det sværere at få hver eneste søjle til at klæbe til en overflade, iflg Metin Sitti , en mekanisk ingeniørprofessor ved Carnegie Mellon University, der arbejder på lignende klæbemidler. De korte søjler i det nye materiale gør problemet særligt hårdt. Hvis overfladen er mere ru end søjlehøjden, så vil de fleste være i luften, så du skal presse meget ned, siger Sitti.
I modsætning til tidligere plastik- og kulstof-nanorør-søjler-design, afhænger det nye materiale ikke af fysiske van der Waals-kræfter. I stedet er den afhængig af overfladens kemiske interaktion med de kemiske hydroxygrupper i det syntetiske muslingeprotein. På grund af dette siger Dhinojwala, at limen måske ikke hæfter på enhver type overflade.
Men Messersmith mener, at limen vil vise sig at være alsidig. Disse funktionelle [hydroxy] grupper har evnen til at klæbe til en række forskellige overflader, siger han. Indtil videre har forskerne testet limen på siliciumnitrid, titaniumoxid og guld, som alle bruges i elektronik. Men hvis limen skal bruges i bandager og medicinsk tape, skal den klæbe til huden. Forskerne har testet andre muslingeinspirerede syntetiske proteiner, der har lignende kemiske grupper, og har fundet ud af, at de klæber til biologisk væv. Muslinger kan holde til hvad som helst, siger Messersmith. De klæber til et stykke træ, som er økologisk. De klæber også til huden på hvaler.