211service.com
Limma med en på- och avbrytare
Forskare vid University of Sheffield i Storbritannien har tillverkat ett lim som kan slås på och av med en extern strömbrytare. Switchen är surheten i lösningen som omger limmet: två olika typer av polymerer i limet attraherar varandra baserat på lösningens surhet. Genom att upprepade gånger göra lösningen mindre eller surare, Mark Geoghegan och hans kollegor kan ändra limmets klibbighet, vilket gör att två ytor binder samman och sedan går isär upp till fem gånger.
On-off lim: Ett nytt lim är tillverkat av två olika polymerer - en borstliknande och en vattenbaserad gel - som binder med varandra beroende på surheten i lösningen som omger dem. Genom att ändra surheten kan forskare hålla ihop två ytor och dra isär dem fem gånger. Det röda blocket i toppen av bilden representerar belastningen som forskare använder för att testa limmets styrka.
Forskare utvecklar flera olika återanvändbara lim, till exempel tejper som efterliknar geckofötter och mussellim. (Se Klätterväggar med kolnanorör och nanoglue-pinnar under vattnet.) Dessa är som tejp: de behöver tryck för att få dem att fästa på en yta och kräver sedan kraft för att dras av. Det har också gjorts försök att utveckla återanvändbara lim vars klibbighet kan slås på och av med värme eller elektricitet, säger Manoj Chaudhury , en kemiteknikprofessor vid Lehigh University som inte var involverad i den aktuella forskningen.
Det nya verket publicerades online förra veckan i tillämpad kemi , visar att surhet – pH-nivån i en vätska – skulle kunna användas för att vända ett materials klibbighet. Jag tror att det är en utmärkt idé att försöka kontrollera vidhäftningen med hjälp av pH, säger Chaudhury.
Det nya limmet består av två olika delar. Den ena är ett 20 nanometer tjockt lager av en alkalisk polymer på ett kiselsubstrat. Den andra är en sur hydrogel, ett nätverk av polymerkedjor utspridda i vatten. Forskarna fäster ändarna av de alkaliska polymerkedjorna till kiselsubstratet så att polymererna sticker ut ur ytan som borst på en borste, säger Geoghegan.
När arrangemanget placeras i en lätt sur lösning, attraherar den motsatt laddade polymeren och hydrogelen varandra och bildar en tät vätebindning. När forskarna ökar surheten i lösningen till pH 1 – ungefär i intervallet för batterisyra – tappar den alkaliska polymeren sin laddning och vätebindningarna bryts. Forskarna kan sedan dra isär de två ytorna.
Limmet kan visa sig användbart för medicinska tillämpningar som sårförband, säger Constantine Creton , en polymeradhesionsexpert vid den högre utbildningsinstitutionen för industriell fysik och kemi i Paris. Man skulle kunna applicera limmet på ett sår tills det har läkt, säger han; sedan, när du stoppar fingret i en lösning med rätt typ av pH, lossnar [limmet]. Men Creton varnar för att forskarna för medicinskt bruk skulle behöva utveckla ett liknande system som fungerar vid ett mindre surt pH.
Enligt Geoghegan kan det självhäftande systemet också användas för läkemedelsleverans genom att införliva det tillsammans med droger i ett piller. Eftersom magen och tarmarna har olika surhetsnivåer kan forskare designa systemet för att släppa taget om sin droglast i båda organen, säger han.
För att testa limmets styrka satte Geoghegan och hans kollegor två olika krafter ovanpå gelén för att pressa ihop ytorna. Under den tyngre belastningen klistrar ytorna ihop tätare och tar längre tid att separera – tre dagar, i motsats till sju timmar med den lättare belastningen. Geoghegan spekulerar i att anledningen till att vidhäftningen är starkare under den tyngre belastningen kan vara en kardborreeffekt, där polymerborsten penetrerar hydrogelen. Forskarna försöker nu ta reda på om borsten och gelén verkligen fungerar som kardborreband.
Även de få timmar det tar att separera ytorna är för långa för praktisk användning, säger Creton. För användning vid förband av sår eller andra applikationer bör vidhäftningen stängas av snabbare.