Taśma cztery razy mocniejsza od duct tape? Nowy superklej znika na żądanie
Naukowcy z Virginia Tech stworzyli dwa superkleje: jeden cztery razy mocniejszy od duct tape, który degraduje się w kilka minut, drugi w pełni nadający się do recyklingu. Rozwiązują one problem lepkich pozostałości i odpadów, a przy okazji wytrzymały przeciąganie liny, w którym ta ostatnia pękła, zanim puścił klej.
Spis treści
Czy można stworzyć klej, który trzyma cztery razy mocniej niż taśma uniwersalna, ale w razie potrzeby rozpada się w ciągu kilku minut? Zespoły chemików z Virginia Tech nie tylko udowodniły, że tak, ale zrobiły to na dwa różne sposoby. Ich superkleje łączą niezwykłą siłę z możliwoscią recyklingu lub degradacji, rozwiązując jeden z najbardziej uporczywych problemów współczesnych materiałów - trwałe pozostałości tam, gdzie już nie są potrzebne.
Dwa podejścia do żywotnego problemu
→ Czytaj też: Gdzie wyrośnie kryształ? Naukowcy właśnie nauczyli się dyktować naturze, gdzie ma zacząć
Współczesne taśmy klejące to majstersztyk chemii polimerów - długich łańcuchów cząsteczków, które splątane ze sobą dają od sztywynych plastików po rozciągliwyą gumę i, oczyywiście, lepkie substancje. Niestety, ten sam mechanim sprawia, że po oderwaniu taśmy często pozostawia ona ślady, które utrudniają recikling opakowań. „Chcemy, żeby to działało, gdy używamy, ale gdy przestaje być potrzebne, powinno znikać” - mówi Josh Worch, profesor chemii w Virginia Tech, cytowany przez New Atlas.
Zespoł Worcha poszedł w stronę „mono-maeriału” - taśmy, w któreej warstwy nośna i klejąca bazują na tej samej chemii, co umożliwia pełny recikling. Punktem wyjścia był kwas liponowy, naturalny związ zawierająy siarkę, obecny m.in. w brokułach i spinaku. Polimerów z niego otrzymane okazały się na tyle lepkie, że po precyzyjnym dostrojeniu stosunku adhezji do kohezji przewyższyły wytrzymałością taśmę ductu. Warstwy mozna następnie podać łagodnej reakcji chemicznej, by w ciągu kilku godzin rozłożyyć je z powrotem do skłądników i użyć ponownie.
„Chcemy, żeby to działało, gdy używamy, ale gdy przestaje być potrzebne, powinno znikać” - Josh Worch, Virginia Tech
Szcotkowy polimer, który wygrywa w przeciąganiu liny
→ Czytaj też: Lidar i AI odkrywają zaginione miasta. Dlaczego bez archeologa wciąż są ślepe?
Drógi zespół, kierowany przez profesora Johna Matsona, postawił na tzw. polimery szcotkowe. Ich struktura przypomina miniaturową szcotkę do mycia butelek - centralny rdzeń z mnósstwem bocznych łańcuchów. Łącząc cząsteczki lepkiego oleju i gazu, badacze uzyskali przezroczystą, plastyczną masę, którą nanieśli na taśmę. Gdy przyszło do testów, wyniki były szokujące: siła odrywania okazałą się cztery razy większa niż w przypadku komercyjnych klejów stosowanych w duct tape.
Aby to zademonstrować, przyklejono dwa kawałki taśmy końcami do liny i zorganizowano przeciąganie między studentami a kadrą. Lina pękła, zanim klej ustąpił. Mimo tej potwornej siły, materiał ma „wyłącznik”: wystarczy polać go słabo alkaliczną wodą, by w ciągu minut uległ degradacji. Nie da się go wprawdzie ponownie złożyć do oryginalnych cegiełek, ale błyskawiczne zniknięcie lepkiej warstwy rozwiązuje problem czyszczenia i recyklingu.
Co dalej? Połączenie siły z pełną odzyskiwalnośią
Oba zespoły już dyskutują, jak połączyć zalety swoich rozwiązań - najmocniejszy klej z pełni reciklowalnym podłożem. Na razie materiały pozostają w fazie badań, a uczelnia nie ogłosiła komercyjnego produktu. Prace opublikowano w czasopismach Advanced Functional Materials oraz Angewandte Chemie International Edition. To jednak coś więcej niż akademicka ciekawostka: wyobraźmy sobie opakowania, które po użyciu można w całości przerobić na nowe, bez śladu lepkich pozostałości, albo etykiety, które same ustępują po zanurzeniu w wodzie. Wizja świata bez trwale zaklejonych śmieci staje się dzięki tym odkryciom realna.
