Blister (minuscole sacche d'aria) o anelli nei cerotti o nei nastri possono essere piuttosto fastidiosi e difficili da rimuovere. Cosa c'è di più, possono anche influenzare i materiali utilizzati per realizzare l'elettronica flessibile e la robotica morbida. I ricercatori dell'Università di tecnologia di Eindhoven e dell'Università di Twente hanno studiato il distacco del nastro adesivo ad anello e hanno sviluppato un nuovo modello per spiegare come rimuovere al meglio i fastidiosi anelli. La nuova ricerca è pubblicata su Lettere europee di fisica.

Immagina un nastro in cui i due lati appiccicosi sono attaccati insieme risultando in un anello. Se provi a rimuovere l'anello tirando le due estremità dell'anello, accade qualcosa di sorprendente.

La dimensione dell'area di contatto tra i lati adesivi inizia a diminuire, ma il ciclo non si srotola come ci si potrebbe aspettare. Anziché, mentre sbucci i due lati, il ciclo si riduce di dimensioni fino a raggiungere una dimensione ridotta critica e quindi alla fine si sblocca.

Questo comportamento sorprendente lasciò perplesso Twan Wilting, dottorato di ricerca candidato nel gruppo Fluidi e Flussi nel dipartimento di Fisica Applicata presso TU/e ​​lavorando con Hanneke Gelderblom, per un pò di tempo. "Ho riscontrato questo effetto alcuni anni fa e non sono riuscito a trovare una soluzione online. Ho persino contattato YouTuber per una soluzione, ma inutilmente».

Poi nel 2019, Wilting ha frequentato un corso di Jacco Snoeijer (Facoltà di Scienze e Tecnologie, University of Twente) in cui Snoeijer ha discusso degli adesivi e ha parlato dei video di YouTube che Wilting conosceva troppo bene. "Sono stato contattato da Twan con il problema in seguito, e mi ha chiesto se fossi interessato a lavorare con lui su questo, " dice Snoeijer. "Abbiamo deciso di collaborare, e le cose si sono mosse rapidamente dopo."

Sfide sperimentali

La rimozione di anelli e vesciche ha implicazioni per più di semplici cerotti e nastro adesivo, come sottolinea Jacco Snoeijer. "Quando si lavora con materiali per elettronica flessibile sottile e robotica morbida, è importante sapere quali forze dovrebbero essere applicate per rimuovere vesciche o cappi. Altrimenti, affronti la prospettiva di danneggiare in modo permanente il materiale."

Per studiare come cambiano i loop quando sono soggetti a forze e velocità di peeling variabili, i ricercatori hanno deciso di studiare come si sono evoluti i loop in diversi nastri. Ma avevano bisogno di un modo affidabile per creare anelli di nastro diritti in laboratorio.

"Nei nastri dritti i due lati adesivi del nastro sono perfettamente allineati o paralleli. Se i due lati non erano paralleli, il ciclo si attorciglia quando la dimensione diminuisce, e volevamo evitare qualsiasi torsione fisica, " osserva Wilting. "Dato che non avevamo dispositivi automatici, abbiamo dovuto fare i cappi a mano. Inutile dire che è stato un processo di test e tentativi".

Una volta completati gli esperimenti di non peeling, i ricercatori hanno utilizzato le osservazioni per costruire un nuovo modello che descrive il processo di restringimento dell'anello e fornisce un'indicazione della dimensione critica dell'anello (prima dello srotolamento finale) e della forza critica di pelatura.

"Il modello corrisponde molto bene alle osservazioni sperimentali. Forse in futuro aggiungeremo altro al modello, in particolare su come si evolvono gli adesivi durante lo srotolamento, "dice Snoeijer.

Una cosa è rimuovere i loop in nastri appositamente preparati, ma è un'altra cosa rimuovere i loop nelle impostazioni pratiche. Wilting e i ricercatori sanno che ci sono molte applicazioni per il loro modello nel mondo reale:"Blister e loop si verificano nei rivestimenti multistrato, elettronica flessibile, robotica morbida, anche durante la produzione di grafene (il materiale costituito da atomi di carbonio in un reticolo a nido d'ape dello spessore di un atomo di carbonio). Ciò significa che è necessario sapere cosa succede durante i processi di piegatura e autoadesione, ed è qui che il nostro modello può sicuramente aiutare".

Serendipità e comunicazione della scienza

Finalmente, c'è una serendipità significativa in questo studio di ricerca. Seduto accanto a Wilting durante quel corso tenuto da Jacco Snoeijer nel 2019 c'era Martin Essink, un dottorato di ricerca candidato che lavora con Snoeijer che ha incoraggiato Wilting ad avvicinarsi a Snoeijer riguardo al puzzle. A ciò si aggiunge, Snoeijer era il supervisore di Hanneke Gelderblom, Il supervisore di Wilting presso TU/e. Tutti e quattro sono autori di questo nuovo documento.

Quindi anelli che si formano nel nastro adesivo, elettronica flessibile, e i fiocchi di grafene farebbero meglio a stare attenti. Il loro futuro sta per svelarsi in modo costruttivo.