Esiste un modo per incollare insieme materiali duri e morbidi senza nastro adesivo, colla o resina epossidica? Un nuovo studio pubblicato su ACS Central Science mostra che applicando una piccola tensione a determinati oggetti si formano legami chimici che collegano saldamente gli oggetti insieme. Invertendo la direzione del flusso di elettroni si separano facilmente i due materiali. Questo effetto di elettroadesione potrebbe aiutare a creare robot bioibridi, migliorare gli impianti biomedici e abilitare nuove tecnologie per le batterie.
Quando un adesivo viene utilizzato per attaccare due cose, lega le superfici attraverso forze meccaniche o elettrostatiche. Ma a volte queste attrazioni o questi legami sono difficili, se non impossibili, da annullare. In alternativa, si stanno esplorando metodi di adesione reversibili, inclusa l'elettroadesione (EA).
Sebbene il termine sia usato per descrivere alcuni fenomeni diversi, una definizione prevede il passaggio di una corrente elettrica attraverso due materiali facendoli aderire insieme, grazie ad attrazioni o legami chimici. In precedenza, Srinivasa Raghavan e colleghi avevano dimostrato che l’EA può tenere insieme materiali morbidi con carica opposta e persino essere utilizzato per costruire strutture semplici. Questa volta, volevano vedere se l'EA poteva legare in modo reversibile un materiale duro, come la grafite, a un materiale morbido, come il tessuto animale.
Il team ha prima testato l'EA utilizzando due elettrodi di grafite e un gel di acrilammide. È stata applicata una piccola tensione (5 volt) per alcuni minuti, facendo aderire permanentemente il gel all'elettrodo caricato positivamente. Il legame chimico risultante era così forte che, quando uno dei ricercatori tentò di separare i due pezzi, il gel si strappò prima di scollegarsi dall'elettrodo.
In particolare, quando la direzione della corrente veniva invertita, la grafite e il gel si separavano facilmente e il gel aderiva invece all’altro elettrodo, che ora era carico positivamente. Test simili sono stati eseguiti su una varietà di materiali (metalli, varie composizioni di gel, tessuti animali, frutta e verdura) per determinare l'ubiquità del fenomeno.
Affinché si verifichi l'EA, gli autori hanno scoperto che il materiale duro deve condurre elettroni e il materiale morbido deve contenere ioni di sale. Ipotizziamo che l'adesione derivi da legami chimici che si formano tra le superfici dopo uno scambio di elettroni. Ciò potrebbe spiegare perché alcuni metalli che trattengono fortemente i loro elettroni, incluso il titanio, e alcuni frutti che contengono più zucchero che sali, inclusa l'uva, non sono riusciti ad aderire in alcune situazioni.
Un esperimento finale ha dimostrato che l'EA può verificarsi completamente sott'acqua, rivelando una gamma ancora più ampia di possibili applicazioni. Il team afferma che questo lavoro potrebbe aiutare a creare nuove batterie, abilitare la robotica bioibrida, migliorare gli impianti biomedici e molto altro ancora.
Ulteriori informazioni: Adesione reversibile di metalli e grafite a idrogel e tessuti, ACS Central Science (2024). DOI:10.1021/acscentsci.3c01593. pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.3c01593
Fornito dall'American Chemical Society
