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¡De acuerdo! El equipo de NTU diseñó polímeros con memoria de forma, que son materiales inteligentes que pueden “recordar” sus formas anteriores, en forma de fibrillas similares a pelos que, según descubrieron en sus pruebas, proporcionaban la máxima resistencia adhesiva. Crédito: Universidad Tecnológica de Nanyang
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El equipo de NTU diseñó polímeros con memoria de forma, que son materiales inteligentes que pueden “recordar” sus formas anteriores, en forma de fibrillas similares a pelos que, según descubrieron en sus pruebas, proporcionaban la máxima resistencia adhesiva. Crédito: Universidad Tecnológica de Nanyang
Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) han desarrollado un adhesivo inteligente y reutilizable más de 10 veces más fuerte que la adhesión de las patas de un gecko, señalando el camino para el desarrollo de superpegamento reutilizable y pinzas capaces de sostener pesos pesados en superficies rugosas y lisas.
El equipo de investigación de la NTU, dirigido por el profesor K Jimmy Hsia, encontró una manera de maximizar la adhesión de los adhesivos inteligentes mediante el uso de polímeros con memoria de forma, que pueden pegarse y desprenderse fácilmente cuando sea necesario simplemente calentándolos.
En un artículo publicado el mes pasado en la revista National Science Review, el equipo detalla su descubrimiento en la adhesión mediante el diseño del material polimérico con memoria de forma en forma de fibrillas similares a pelos.
Este adhesivo inteligente puede soportar pesos extremadamente pesados, lo que abre nuevas posibilidades para pinzas robóticas que permiten a los humanos escalar paredes sin esfuerzo, o robots trepadores que pueden aferrarse a los techos para aplicaciones de inspección o reparación.
El profesor Hsia, presidente de la Cátedra de Ingeniería Mecánica de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial (MAE) de NTU y de la Escuela de Química, Ingeniería Química y Biotecnología, dijo: “Esta investigación se basa en una comprensión fundamental de los mecanismos de las fuerzas de adhesión en superficies rugosas. Puede ayudarnos a desarrollar adhesivos muy fuertes, pero fácilmente desmontables, adaptables a superficies rugosas. La tecnología será muy útil en pinzas adhesivas y robots trepadores y algún día podría permitir a los humanos escalar paredes como un Spider-Man de la vida real”.
Los polímeros con memoria de forma son materiales que pueden conservar “recuerdos” de su forma anterior y volver a su forma original después de haber sido deformados mediante la aplicación de estímulos externos como calor, luz o corriente eléctrica. Estas propiedades los hacen ideales para usar como adhesivos intercambiables que pueden adaptarse a diversas superficies.
En sus pruebas, los investigadores utilizaron un polímero con memoria de forma llamado epoxi E44, un plástico rígido y parecido al vidrio a temperatura ambiente. Al calentarse, el material se convierte en un estado suave similar al caucho que puede adaptarse y fijarse en rincones y grietas microscópicas. A medida que se enfría, se vuelve vidrioso, creando uniones adhesivas extrafuertes debido al efecto de bloqueo de forma.
Cuando el material se recalienta, vuelve a su estado gomoso, por lo que se puede retirar y desprender fácilmente de la superficie a la que estaba adherido.
Los investigadores descubrieron que la adhesión más eficaz procedía del diseño del polímero con memoria de forma en una serie de fibrillas similares a pelos. Cada fibrilla tuvo que diseñarse cuidadosamente: las fibrillas más grandes tenían una adhesión más débil, mientras que las fibrillas más pequeñas eran difíciles de fabricar y propensas a colapsar y degradarse. El punto ideal tenía un radio de entre 0,5 mm y 3 mm, lo que superó los límites de la adhesión y al mismo tiempo mantuvo la integridad estructural.
En sus experimentos, los investigadores descubrieron que una fibrilla con una sección transversal de 19,6 mm2 podía soportar cargas de hasta 1,56 kg. Cada fibrilla adicional permite soportar más peso. Un conjunto de 37 fibrillas del tamaño de la palma de la mano y que pesa unos 30 g puede contener un peso de 60 kg, el peso de un ser humano adulto.
El primer autor del artículo de investigación, el Dr. Linghu Changhong, investigador de NTU, dijo: “Nuestro adhesivo inteligente ejemplifica cómo los polímeros con memoria de forma pueden mantener e incluso mejorar la adhesión a medida que aumenta la rugosidad de la superficie. Esto supera la ‘paradoja de la adhesión’, que los científicos han estado desconcertando”. encima, donde hay una disminución en la fuerza de adhesión en superficies rugosas a pesar de tener más superficie para que se adhieran las moléculas.
Más información:
Changhong Linghu et al, Adhesivos fibrilares con fuerza de adhesión, capacidad de conmutación y escalabilidad sin precedentes, National Science Review (2024). DOI: 10.1093/nsr/nwae106
2024-04-29 18:53:04
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