Una nuova ricerca della North Carolina State University mostra che materiali unici con proprietà distinte simili a quelle dei piedi di geco - la capacità di aderire a qualsiasi superficie - possono essere creati sfruttando il caos guidato dai liquidi per produrre microparticelle polimeriche morbide con ramificazioni gerarchiche sul micro e nanoscala.

Le scoperte, descritto nel giornale Materiali della natura , mantenere il potenziale per i progressi nei gel, paste, Alimenti, non tessuti e rivestimenti, tra le altre formulazioni.

I materiali di particelle dendritiche morbide con proprietà adesive e strutturali uniche possono essere creati da una varietà di polimeri precipitati da soluzioni in condizioni speciali, dice Orlin Velev, S. Frank e Doris Culberson Distinguished Professor di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NC State e corrispondente autore dell'articolo.

"Utilizziamo la nanoproduzione "liquida" per convertire la maggior parte dei polimeri in particelle ramificate dopo aver dissolto il polimero e aver mescolato rapidamente la soluzione con un altro liquido, " ha detto. "Questa rapida miscelazione in un flusso turbolento crea particelle ramificate organizzate in modo gerarchico".

I rami più sottili che circondano queste particelle formano una corona di nanofibre, Velev ha aggiunto, che distribuisce la loro viscosità mediante forze di attrazione molecolari note come forze di van der Waals.

Il nuovo materiale è unico non solo nella sua struttura, ma anche nel modo in cui è fabbricato.

"L'uso del flusso turbolento non è normalmente noto come un modo per fabbricare strutture organizzate, " disse Velev. "Ecco, stiamo usando questo processo intrinsecamente caotico per creare strutture gerarchiche".

Il processo liquido utilizzato per creare questi materiali funziona con molti tipi di polimeri ed è generalmente efficiente ed economico. Velev ha aggiunto che il processo di fabbricazione può essere facilmente scalato per produrre grandi quantità di nanomateriale morbido, che è spesso una sfida per la produzione di materiali su micro e nanoscala.

La ricerca futura nel laboratorio di Velev cercherà di dettagliare i fondamenti alla base di questa sorprendente scoperta. La ricerca esaminerà anche i diversi tipi di materiali polimerici e biopolimeri che possono essere creati utilizzando il processo, compresi rivestimenti e fogli che attraggono o respingono l'acqua, Per esempio, o impalcature cellulari e paste da stampa 3D. NC State ha depositato un brevetto sui nuovi materiali dendritici morbidi e sul processo per crearli.

"Questo lavoro è un'illustrazione di come la scienza fondamentale e applicata possono lavorare in sinergia, " disse Simeon Stoyanov, un collaboratore di ricerca e coautore del documento. "Siamo partiti da scoperte scientifiche fondamentali e mentre le studiavamo abbiamo trovato molte nuove applicazioni come super-adesivi e rivestimenti, che a sua volta ha portato nuove domande fondamentali per quanto riguarda le loro proprietà."