Não foi um pequeno desafio para uma equipe de cientistas da Johannes Kepler University Linz:
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Eles poderiam tornar superglue ainda mais super?
Os pesquisadores estavam lidando com um problema particularmente espinhoso: quando se tratava de unir materiais a hidrogéis - objetos macios e macios compostos de polímeros suspensos em água - nenhum adesivo era muito eficaz. Se o hidrogel foi esticado, o elo se tornou frágil e se separou. (Imagine tentar colar dois cubos de gelatina juntos.) Foi um dilema nos campos florescentes de eletrônica e robótica “soft” que dependem de hidrogéis.
Embora tenham sido usados por muitos anos para curar feridas ou lentes de contato gelatinosas, os hidrogéis tornaram-se, mais recentemente, um componente-chave de vários produtos inovadores, desde band-aids eletrônicos que podem produzir remédios, até aparelhos elásticos pequenos robôs gelatinosos que podem ser implantados dentro do corpo de uma pessoa.
Os cientistas podem fixar hidrogéis a outros objetos com um tratamento de luz ultravioleta, mas o processo pode levar até uma hora. Isso não é muito eficiente, diz Martin Kaltenbrunner, um dos pesquisadores austríacos.
“Fazer a ponte entre materiais macios e duros é realmente um grande desafio para todos no campo”, disse ele. “Nós realmente estávamos procurando uma prototipagem rápida, um método“ faça-em-casa ”de unir hidrogéis a diversos materiais que sejam rápidos e universais. O que estava lá fora era um pouco impraticável demais para ser implementado em nossos laboratórios e usado no dia-a-dia. ”
A equipe pensou muito sobre o que poderia funcionar. Alguém sugeriu super cola. Por que não, já que os hidrogéis são principalmente água, e a super cola une as coisas porque a água provoca a reação.
Mas não foi assim tão fácil. Quando Kaltenbrunner e os outros pesquisadores tentaram usar a supercola de prateleira, ela não funcionou muito bem. Uma vez que secou e o hidrogel foi esticado, a ligação novamente quebrou e falhou.
Então, alguém surgiu com a ideia de adicionar um não solvente, que não se dissolveria na cola e impediria o endurecimento. Isso poderia ajudar o adesivo a se dispersar no hidrogel.
E isso acabou sendo a resposta.
Misturar os cianoacrilatos - os produtos químicos na supercola - com um não solvente impediu a dissolução do adesivo e, quando os materiais foram pressionados juntos, a cola se difundiu nas camadas externas do hidrogel. “A água desencadeia a polimerização dos cianoacrilatos”, explica Kaltenbrunner, “e fica emaranhada com as cadeias poliméricas do gel, o que leva a uma ligação muito dura”. Em outras palavras, a cola era capaz de penetrar abaixo da superfície do cianoacrilato. o hidrogel e conectar-se com suas moléculas, formando um forte apego em poucos segundos.
Ficou claro que os pesquisadores estavam fazendo algo quando ligaram um pedaço de hidrogel a um material elástico e elástico chamado elastômero. “A primeira coisa que reconhecemos”, disse Kaltenbrunner, “é que o vínculo ainda era transparente e elástico. Nós realmente tentamos muitos outros métodos antes, mas às vezes o mais simples é o melhor. ”
Aqui está o seu vídeo de instruções sobre colagem de hidrogel:
Os cientistas colocaram seu novo adesivo em teste criando uma faixa de "pele eletrônica", uma faixa de hidrogel na qual colaram uma bateria, um processador e sensores de temperatura. Pode fornecer dados para um smartphone por meio de uma conexão sem fio.
Eles também produziram um protótipo de vértebras artificiais com o qual o hidrogel foi usado para reparar discos deteriorados na coluna. Com a cola, as vértebras poderiam ser montadas muito mais rapidamente do que o normal, de acordo com um relatório da pesquisa, publicado recentemente na revista Science Advances.
Kaltenbrunner disse que vê muito potencial para o adesivo como parte da "revolução da robótica branda". Ele poderia, por exemplo, ser incorporado às atualizações do "octobot", o primeiro robô totalmente autônomo revelado pelos cientistas de Harvard no ano passado. Sobre o tamanho da sua mão, o octobot não tem componentes eletrônicos - sem baterias ou chips de computador. Em vez disso, o peróxido de hidrogênio interage com partículas de platina dentro do robô, que produz gás que infla e flexiona os tentáculos do octobot, impulsionando-o através da água.
Por enquanto, esse movimento é em grande parte descontrolado, mas os cientistas esperam poder adicionar sensores que permitiriam manobrar para ou longe de um objeto. É aí que o novo adesivo pode ser útil.
Mas o futuro do novo tipo de super cola ainda está tomando forma. Kaltenbrunner calcula que podem ocorrer outros três a cinco anos antes de estar disponível no mercado. Ainda assim, ele está se sentindo bastante otimista.
"Como nosso método é fácil de reproduzir", ele disse, "esperamos que os outros se juntem a nós para encontrar ainda mais aplicativos".
