Credito:Wiley
I ricercatori hanno sviluppato un adesivo supramolecolare che è riciclabile e ha proprietà di incollaggio eccezionali in un'ampia gamma di temperature, dall'azoto liquido (-196 gradi Celsius) fino alle temperature calde del forno (200 gradi Celsius). Come riporta il team sulla rivista Angewandte Chemie , l'adesivo ha ottenuto la sua efficienza da un incastro eccezionalmente stretto dei componenti molecolari durante l'indurimento.
A differenza degli adesivi standard, gli adesivi supramolecolari non creano adesione mediante reticolazione tra i componenti molecolari. Al contrario, formano un autoassemblaggio affiatato durante la polimerizzazione, come i pezzi di un puzzle che si incastrano insieme. I ricercatori sono interessati a tali sistemi supramolecolari perché offrono sostenibilità e personalizzazione e, in linea di principio, i singoli materiali di partenza possono essere nuovamente recuperati e il loro comportamento chimico può essere adattato. Tuttavia, fino ad oggi, le prestazioni di tali colle sono state nella migliore delle ipotesi decenti, per non parlare dell'elevata dipendenza dalle condizioni ambientali.
La nuova colla supramolecolare, sviluppata da un gruppo di ricerca guidato da Kai Liu della Tsinghua University, Pechino, Cina, è composta da due componenti, uno dei quali è una piccola proteina che viene sintetizzata in batteri modificati allo scopo. L'altro componente è un etere corona, una molecola a forma di anello che può avvolgersi comodamente attorno a un'altra molecola, proprio come una corona posta sulla testa di una regina.
I ricercatori hanno osservato questa perfetta interazione tra le molecole nel loro sistema adesivo. Aggiungendo l'etere corona e la proteina insieme e riscaldando la soluzione per la polimerizzazione, l'etere corona si è ancorato alla superficie della proteina. Il team ha notato che la proteina e l'etere corona erano così strettamente legati l'uno all'altro dalle loro cariche opposte e da altre interazioni molecolari che formavano una nuova struttura ad incastro, che "saldava" insieme le proteine.
Il risultato è stato un effetto adesivo straordinariamente forte. Le piastre di acciaio incollate insieme hanno resistito a forze di taglio elevate a temperatura ambiente, in azoto liquido ea 200 gradi Celsius. L'adesivo ha funzionato per diversi materiali e anche sott'acqua. Uno spettro così ampio di condizioni di lavoro si ottiene raramente, anche con adesivi specialistici, ed è sicuramente il primo per gli adesivi supramolecolari. In modo promettente, i componenti ad incastro potrebbero essere rotti e riciclati di nuovo e l'adesivo riutilizzato non ha praticamente perso nulla della sua potenza.
I ricercatori ritengono che una delle ragioni di questo eccezionale effetto adesivo, in particolare alle basse temperature, sia il risultato delle specifiche interazioni supramolecolari in gioco. In particolare, lo stretto incastro dei componenti ha espulso l'acqua dalla proteina. Ciò significava che non si potevano formare cristalli di ghiaccio durante il congelamento, come nell'antigelo, cosa che in molte colle convenzionali porterebbe a una rottura prematura.
I ricercatori suggeriscono che questo nuovo adesivo potrebbe essere applicato alla fabbricazione di parti speciali che saranno soggette a condizioni molto fluttuanti durante l'uso; per esempio, gli ampi intervalli di temperatura a cui sono esposti i veicoli spaziali. + Esplora ulteriormente
