Nel mondo moderno, gli adesivi sono in gran parte considerati un problema risolto. Anche sott'acqua, le colle possono essere utilizzate in una vasta gamma di applicazioni marittime.

La cosa è, non sono così efficaci.

Il problema, come hanno visto i ricercatori del laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins, era il lento tasso di polimerizzazione del poliuretano. Anche le colle più dure fanno fatica a gestire l'acqua interstiziale, e la maggior parte funziona meglio su superfici pretrattate, entrambi i quali sono sfide in un ambiente subacqueo. Inoltre, in genere impiegano almeno 24 ore per indurire adeguatamente, un problema ovvio se quello che stai cercando di incollare è sommerso.

"Puoi immaginare, in ambiente marino, come il bisogno di 24 ore per indurire e mantenere a piena forza potrebbe essere un problema, " disse Reid Messersmith, un chimico nel dipartimento di ricerca e sviluppo esplorativo (REDD) e l'autore principale di un nuovo documento, intitolato "Adesivo subacqueo rapido che utilizza reticolante e microcapsule riempite con catalizzatore amminico". I loro risultati sono stati recentemente pubblicati in Materiali polimerici applicati , una pubblicazione dell'American Chemical Society.

"Così, lo abbiamo reso forte e veloce, "Continuò Messersmith. "Da 24 ore a un minuto è stato il nostro aumento di velocità, e se puoi effettivamente lasciarlo riposare per 24 ore, reggerà a 10 volte la forza."

Il team ha esaminato i modi per migliorare la colla commerciale per l'uso subacqueo e ha scoperto che l'aggiunta di un catalizzatore (per farla aderire rapidamente) e un reticolante (per rendere forte la tenuta) alla formula originale della colla la migliorerebbe, e reggerebbe immediatamente. Questo non funziona in pratica, anche se, perché deve esserci un leggero ritardo tra l'applicazione della colla e l'inizio della polimerizzazione, nel caso sia necessario incollare qualcos'altro sulla colla prima che si solidifichi, Per esempio.

La soluzione era alloggiare il catalizzatore e il reticolante in un guscio, una microcapsula simile a un guscio d'uovo. Quando mescoli il guscio pieno nella colla, non succede niente. Ma quando viene applicata una piccola quantità di forza, come strofinarlo tra le dita, le conchiglie si rompono, il catalizzatore e il reticolante fuoriescono e la colla si solidifica immediatamente.

Il risultato è un adesivo subacqueo a polimerizzazione rapida che è efficace su una vasta gamma di superfici, compreso alluminio, acciaio inossidabile, bicchiere, e plastica. L'adesivo ha funzionato meglio su superfici in alluminio non trattato con un'elevata forza di adesione di circa 400 libbre in 60 secondi.

"Avere una pressione attivata, adesivo ad alta resistenza che funziona in pochi minuti ha una miriade di potenziali applicazioni, " ha detto Chris Hoffman, il project manager in REDD e un coautore del documento. "Il nostro adesivo funziona alla grande sia dentro che fuori dall'acqua, quindi puoi immaginare di usarlo per riparare la tua barca o riattaccare le tegole. La facilità con cui le nostre microcapsule possono essere applicate a una colla esistente è un ulteriore vantaggio significativo."

Il passaggio chiave per creare un additivo per colla utile è lavare via gli oli e i sottoprodotti indesiderati prodotti durante la creazione delle microcapsule. Come dettagliato nel documento, il team ha confrontato due metodi di lavaggio e ha trovato un modo per produrre un panno asciutto, polvere bianca facile da maneggiare e stabile a scaffale. Questa polvere di microcapsule può essere semplicemente miscelata nella resina di base, e solo una piccola quantità di forza deve essere applicata per rompere le capsule mentre i due pezzi vengono premuti insieme. Le microcapsule sono anche prodotte in un metodo batch che può essere scalato per la produzione commerciale, i ricercatori hanno concluso nel documento.