See polnud Johannes Kepleri ülikooli Linzi teadlaste meeskonna ees väike väljakutse:
Seotud sisu
- Nälkjad inspireerivad haavade tihendamiseks ülitugevat liimi
- Uus superliim painutab oma rannakarbid
Kas nad saaksid superliimi veelgi üliliseks muuta?
Teadlased olid maadlenud eriti keeruka probleemiga: kui asi puudutas materjalide sidumist hüdrogeelidega - vees suspendeerunud polümeeridest koosnevad pehmed, räpased esemed, polnud ükski liim eriti tõhus. Hüdrogeeli venitamisel muutus side hapraks ja tõmbus laiali. (Kujutage ette, kui proovite liimida kaks Jell-O kuupi omavahel.) See oli dilemma hüdrogeelidel põhinevatele „pehme” elektroonika ja robootika kasvavatele väljadele.
Ehkki neid on juba aastaid haavade riietamiseks või pehmetes kontaktläätsedes kasutatud, on hüdrogeelid viimasel ajal muutunud üsna paljude innovaatiliste toodete võtmekomponendiks, alates elektroonilistest "ribaabivahenditest", mis võivad ravimit väljastada, kuni venitatava elektroonikani pisikesed, tarretisesarnased robotid, mida saab siirdada inimese keha sisse.
Teadlased saavad ultraviolettvalgustöötlusega hüdrogeele teistele objektidele kinnitada, kuid protsess võib võtta isegi tunni. See pole lihtsalt eriti tõhus, väidab Austria üks teadlasi Martin Kaltenbrunner.
"See pehmete ja kõvade materjalide vahelise lõhe ületamine on tõesti suur väljakutse kõigile põllul tegutsevatele inimestele, " sõnas ta. „Otsisime tõepoolest kiiret prototüüpi, kodus tehtavat meetodit hüdrogeelide sidumiseks mitmesuguste materjalidega, mis oleks kiire ja universaalne. Mis seal välja oli, oli meie laborites rakendamiseks ja igapäevaselt kasutamiseks pisut liiga ebapraktiline. ”
Meeskond mõtles palju sellele, mis võiks toimida. Keegi soovitas superliimi. Miks mitte, kuna hüdrogeelid on peamiselt vesi ja üliliim seob asjad omavahel, sest vesi käivitab reaktsiooni.
Kuid see polnud nii lihtne. Kui Kaltenbrunner ja teised teadlased proovisid tavalist superliimi, ei töötanud see eriti hästi. Kui see kuivati ja hüdrogeel venitati, siis side uuesti pragunes ja purunes.
Seejärel tuli keegi idee lisada lahustit, mis ei lahustuks liimis ja hoiaks selle kõvenemist. See võib aidata liimil tegelikult hüdrogeelis laiali hajuda.
Ja see, selgus, oli vastus.
Tsüanoakrülaatide - üliliimis sisalduvate kemikaalide - segamine mittelahustuva ainega hoidis liimi lahustumist ja kui materjalid kokku pressiti, difundeerus liim hüdrogeeli väliskihtidesse. "Vesi käivitab tsüanoakrülaatide polümerisatsiooni, " selgitas Kaltenbrunner, "ja see takerdub geeli polümeeri ahelatesse, mis põhjustab väga tugevat sidet." Teisisõnu, liim suutis imbuda allapoole pinna. hüdrogeeli ja ühendage selle molekulidega, moodustades mõne sekundi jooksul tugeva sideme.
Oli selge, et teadlased olid millegagi seotud, kui nad sidusid hüdrogeeli detaili elastse kummimaterjaliga, mida nimetatakse elastomeeriks. „Esimene asi, mida me tõdesime, “ ütles Kaltenbrunner, „see, et võlakiri oli endiselt läbipaistev ja veniv. Proovisime tõesti varem palju muid meetodeid, kuid selgub, et mõnikord on parim kõige parem. ”
Siin on nende juhendav video hüdrogeeli liimimise kohta:
Teadlased panid oma uue liimi proovile, luues riba „elektroonilise naha”, hüdrogeeli riba, millele nad liimisid aku, protsessori ja temperatuuriandurid. See võib pakkuda andmeid nutitelefonile traadita ühenduse kaudu.
Samuti valmistati kunstlike selgroolülide prototüüp, millega hüdrogeeli kasutati lülisamba halvenevate ketaste parandamiseks. Liimi abil saaks selgroolüli tavalisest palju kiiremini kokku panna, selgub hiljuti ajakirjas Science Advances avaldatud uuringute aruandest.
Kaltenbrunner ütles, et näeb liimide jaoks palju potentsiaali "pehme robootikarevolutsiooni" osana. Selle võib näiteks lisada oktoobri versiooniuuenduste hulka, mis on esimene autonoomne täiesti pehme robot, mille Harvardi teadlased eelmisel aastal avalikustasid. Umbes teie käe suuruses pole oktoobritel kõvasid elektroonilisi komponente - ei patareisid ega arvutikiibisid. Vesinikperoksiid interakteerub selle asemel roboti sees olevate plaatinajääkidega, mis tekitab gaasi, mis täidab ja painutab oktoobri kombitsad, ajades selle läbi vee.
Praegu on see liikumine suures osas kontrollimatu, kuid teadlased loodavad, et suudavad lisada andureid, mis võimaldaksid sellel objekti suunas manööverdada. Seal võiks uus liim käepärast olla.
Kuid uut tüüpi superliimi tulevik võtab alles kuju. Kaltenbrunneri hinnangul võib selle turule jõudmiseks veel kolm kuni viis aastat kuluda. Sellegipoolest tunneb ta end üsna optimistlikult.
"Kuna meie meetodit on lihtne reprodutseerida, " ütles ta, "loodame, et teised saavad meiega veelgi rohkem rakendusi leida."
