Un team di ricerca coreano affiliato all'UNIST ha presentato un nuovo tipo di adesivo subacqueo che è più duro delle colle biologiche naturali che le cozze usano normalmente per aderire alle rocce, navi e creature marine più grandi. Ciò ha attirato molta attenzione come tecnologia per superare i limiti degli adesivi convenzionali a base di sostanze chimiche che perdono adesione se esposti all'umidità o quando vengono riutilizzati.

La ricerca è stata condotta dal professor Hoon-Eui Jeong della School of Mechanical Aerospace and Nuclear Engineering e dal suo team di ricerca presso l'UNIST. I risultati di questo studio sono stati selezionati come copertina del numero di dicembre 2017 di Lettere macro ACS .

L'adesione stabile tra le superfici in condizioni di bagnato ha molte applicazioni pratiche, in particolare nel campo della bioingegneria e della medicina, dove la maggior parte delle superfici sono bagnate. Però, limitazioni nel trattamento superficiale complicato e protocolli costosi limitano l'uso estensivo di questi adesivi proteici naturali. Per di più, gli adesivi sono in genere permanenti, e quindi hanno limitazioni per l'applicazione come adesivo reversibile e riutilizzabile.

Il professor Jeong ha risolto tali problemi utilizzando solo le semplici microstrutture di idrogel. Nello studio, il team di ricerca ha presentato un wet-responsive, riconfigurabile in forma, e adesivo idrogel flessibile che mostra una forte adesione in ambienti umidi basato sull'incastro reversibile tra array di microganci riconfigurabili.

I microganci dell'adesivo sono stati progettati per esibire una configurazione strutturale unica con teste sporgenti. L'adesione tra gli array di microganci interbloccati è notevolmente migliorata in condizioni di bagnato a causa della riconfigurazione della forma innescata dall'idratazione delle microstrutture di idrogel. Per di più, questo cambiamento di forma sensibile all'acqua è reversibile, e la microstruttura può recuperare la sua forma e dimensione originali dopo la rimozione dell'acqua mediante essiccazione.

"Questi adesivi prendono la forma di sottili film flessibili con bio-ispirazione, micropilastri a forma di fungo distribuiti uniformemente sulla superficie della microstruttura, " dice Hyun-Ha Park nel programma di dottorato di ingegneria meccanica, il primo autore dello studio. "Quando gli array interbloccati sono esposti all'acqua, una notevole espansione di volume di una corrispondente trasformazione di forma dei microuncini di idrogel avvenuta per il rigonfiamento dell'idrogel, con conseguente aumento significativo dell'adesione sul bagnato sia nella direzione di taglio che in quella normale."

Il gruppo di ricerca osserva, "A differenza di altri sistemi di rilegatura a umido, l'attuale meccanismo di incastro non comporta alcun trattamento superficiale complicato o frazioni chimiche, consentendo così un percorso semplice ma efficiente verso un'adesione a umido forte e reversibile in modo economico".

"La superficie degli adesivi chimici convenzionali si ammorbidisce o si dissolve se esposta all'umidità o all'acqua, che può portare a una significativa diminuzione della forza di adesione o perdita di adesione nel tempo, " afferma il professor Jeong. "A differenza di altri sistemi di rilegatura a umido, l'attuale meccanismo di incastro non comporta alcun trattamento superficiale complicato o frazioni chimiche, consentendo così un percorso semplice ma efficiente verso un'adesione a umido forte e reversibile in modo economico".

"Questo adesivo ad incastro idrogel reversibile e reversibile può fungere da adesivo umido robusto e versatile per un'ampia gamma di applicazioni che richiedono un'adesione stabile e forte in diverse condizioni di bagnato, " aggiunge il professor Jeong.