Tidak ada cabaran kecil yang dihadapi oleh pasukan saintis di Johannes Kepler University Linz:
Kandungan Terkait
- Slug Menginspirasikan Gam Super-Strong untuk Luka Seal
- Flex superglue baru kerangnya
Bolehkah mereka membuat superglue lebih hebat lagi?
Para penyelidik telah bergelut dengan masalah yang sangat pelik: Apabila ia datang kepada bahan ikatan untuk hydrogels-lembut, objek licik yang terdiri daripada polimer yang digantung di dalam air-pelekat tidak sangat berkesan. Sekiranya hidrogel itu diregangkan, ikatan menjadi rapuh dan ditarik. (Bayangkan cuba untuk menggelapkan dua kiub Jell-O bersama-sama.) Ini adalah dilema dalam bidang yang berkembang dengan bidang elektronik "lembut" dan robotik yang bergantung kepada hidrogel.
Walaupun mereka telah digunakan selama bertahun-tahun untuk berpakaian luka atau dalam kanta lekap lembut, hidrogel baru-baru ini menjadi komponen utama beberapa produk yang inovatif, mulai dari "Band-Aids" elektronik yang boleh menyampaikan ubat, elektronik yang boleh diperbaharui robot kecil seperti jeli yang boleh ditanam di dalam tubuh seseorang.
Para saintis boleh melampirkan hidrogel ke objek lain dengan rawatan cahaya ultraviolet, tetapi prosesnya boleh mengambil masa selama sejam. Itu tidak terlalu berkesan, kata Martin Kaltenbrunner, salah seorang penyelidik Austria.
"Ini merapatkan jurang antara bahan-bahan lembut dan keras benar-benar menjadi cabaran besar bagi semua orang di lapangan, " katanya. "Kami benar-benar sedang mencari prototaip yang cepat, kaedah rumah di hidrogel ikatan untuk pelbagai bahan yang cepat dan sejagat. Apa yang ada di sini tidak terlalu praktikal untuk dilaksanakan di makmal kami dan digunakan sehari-hari. "
Pasukan itu banyak berfikir tentang apa yang mungkin berfungsi. Seseorang mencadangkan superglue. Kenapa tidak, kerana hidrogel terutamanya air, dan perkara-perkara ikatan berganda bersama kerana air mencetuskan reaksi.
Tetapi ia tidak begitu mudah. Apabila Kaltenbrunner dan penyelidik lain cuba menggunakan superglue off-the-shelf, ia tidak berfungsi dengan baik. Apabila ia kering, dan hydrogel itu diregangkan, ikatan itu lagi retak dan gagal.
Kemudian, seseorang datang dengan idea untuk menambah yang tidak konsisten, yang tidak akan larut ke gam dan akan mencegahnya daripada mengeras. Itu boleh membantu pelekat sebenarnya menyeberang ke hydrogel.
Dan itu, ternyata, adalah jawapannya.
Mencampurkan cyanoacrylates-bahan-bahan kimia dalam superglue-dengan bahan api yang tidak memaksimumkan memekatkan pelekat dari larut, dan apabila bahan ditekan bersama-sama, gam tersebar ke lapisan luar hidrogel. "Air mencetuskan polimerisasi cyanoacrylates, " kata Kaltenbrunner, "dan ia terikat dengan rantai polimer gel, yang membawa kepada ikatan yang sangat sukar." Dengan kata lain, gam itu mampu meresap di bawah permukaan hydrogel dan sambungkan dengan molekulnya, membentuk lampiran yang kuat dalam beberapa saat.
Sudah jelas para penyelidik melihat sesuatu ketika mereka mengikat sekeping hydrogel ke bahan elastik yang elastik dan elastomer. "Perkara pertama yang kita kenali, " kata Kaltenbrunner, "adalah bahawa bon itu masih telus dan boleh diperbaharui. Kami benar-benar mencuba banyak kaedah lain sebelum ini, tetapi ternyata kadang-kadang yang paling mudah adalah yang terbaik. "
Berikut adalah video cara mereka pada gluing hydrogel:
Para saintis meletakkan pelekat baru mereka untuk ujian dengan membuat jalur "kulit elektronik, " sebuah band hidrogel ke mana mereka menempelkan bateri, pemproses, dan sensor suhu. Ia boleh memberikan data kepada telefon pintar melalui sambungan tanpa wayar.
Mereka juga menghasilkan prototaip vertebra tiruan yang mana hydrogel digunakan untuk membaiki cakera yang semakin merosot di tulang belakang. Dengan gam itu, tulang belakang boleh dipasang lebih cepat daripada biasa, menurut laporan penyelidikan, yang baru-baru ini diterbitkan dalam Kemajuan Sains.
Kaltenbrunner berkata beliau melihat banyak potensi untuk pelekat itu sebagai sebahagian daripada "revolusi robotik lembut". Ia boleh, sebagai contohnya, dimasukkan ke dalam peningkatan kepada "oktobot, " robot otonom pertama, sepenuhnya lembut yang diumumkan oleh saintis Harvard tahun lepas. Mengenai saiz tangan anda, oktobot tidak mempunyai komponen elektronik yang keras-tidak ada bateri atau cip komputer. Sebaliknya, hidrogen peroksida berinteraksi dengan busuk platinum di dalam robot, yang menghasilkan gas yang menaikkan dan melenturkan tentakel oktobot, mendorongnya melalui air.
Buat masa ini, pergerakan itu tidak terkawal, tetapi saintis berharap dapat menambah sensor yang membolehkannya bergerak ke arah atau jauh dari objek. Di sinilah pelekat baru boleh menjadi berguna.
Tapi masa depan jenis superglue yang baru masih dalam bentuk. Kaltenbrunner menganggarkan bahawa ia boleh menjadi tiga hingga lima tahun lagi sebelum ia tersedia di pasaran. Namun, dia berasa agak optimis.
"Oleh kerana kaedah kami mudah untuk menghasilkan semula, " katanya, "kami berharap orang lain akan menyertai kami dalam mencari lebih banyak aplikasi."
