Kikapcsolható ragasztót fejlesztettek ki

Valóságos ragasztási láz tört ki a kutatókon. Legalábbis erre a következtetésre juthat az, aki beleolvas a Technology Review legutóbbi híreibe, ahol egyre-másra jelennek meg újszerű ragasztóanyagokról szóló hírek. Összeállításunk ebbe az érdekes kutatási területbe nyújt bepillantást.

A ki-be kapcsolható ragasztó

Mark Geoghegan és kollégái (Sheffield Egyetem, Nagy-Britannia) kutatói egészen különös, ki-be kapcsolható ragasztót fejlesztettek ki. A kapcsolót illetően szó sincs itt holmi nyomógombról, a tapadós anyag működését pH-érték-változás (a kémhatás változása) okozza. A ragasztót kétféle polimer alkotja, amelyek aszerint tapadnak össze, illetve válnak szét, hogy az őket körülvevő oldatnak milyen mértékű a savassága.

Újrafelhasználható ragasztók fejlesztésével szerte a világon kísérleteznek kutatók, és "kapcsolóként" felmerült már más fizikai jellemzők, például az anyagot körülvevő közeg hőmérsékletének vagy elektromosságának szabályozása is.

Az új ragasztó két komponensből áll: egyrészt az oldatban úszkáló savas hidrogélből, másfelől szilikonalapra erősített, 20 nanométer vastagságú bázikus polimerláncokból, amelyek úgy néznek ki, mint egy kefe sörtéi. Amikor az összetevőket körülfolyó közeg enyhén savas kémhatású, a lebegő polimerláncok hozzátapadnak rögzített társaikhoz, erős hidrogénkötést képezve velük. Ám megnövelve az oldat savasságát, a bázikus részecskék elvesztik töltésüket, és a kötés felbomlik.

Mark Geoghegan szerint ez a speciális ragasztó felhasználható lenne például a gyógyításban, mert elősegíthetné a gyógyszerek hatékony célba juttatását. A gyomornak és a beleknek más a pH-értéke, és a lenyelt tabletta csak ott tenné le hasznos terhét (vagyis a hatóanyagát), ahol arra valóban szükség van.

Persze még hosszú az út, míg ilyen intelligens tablettákért állhatunk sorba a patikákban. A kutatóknak a következő lépésben azt kell tökéletesíteniük, hogy a sikeresen összetapasztott felületeket minél gyorsabban szét tudják választani. Ez a folyamat ugyanis jelenleg hét órát vesz igénybe.

Gekkóragasztó

Más úton járnak azok a kutatók, akiket a természet ihletett meg, és a csókot ezúttal a gekkók adták. A gekkók nem valamely különleges vegyi anyag segítségével tapadnak bármilyen sima és meredek felülethez, hanem a tappancsaikon lévő nano- és mikroszkópikus szőrszálak segítségével (lásd a felső képet), amelyek révén a talp és a felület között gyenge molekuláris kölcsönhatás, úgynevezett Van der Waals-erő jön létre. Az elmúlt években számos kutatócsoport próbálta utánozni ezeket a szőröket szén nanocsövek segítségével. A legerősebb "gekkóragasztót" előállítók versenyében jelenleg az Akron Egyetem (Ohio, USA) és a Rensselaer Műszaki Intézet (New York állam, USA) munkatársai állnak az élen.

Ők még a természetet is felülmúlták, a megfelelő hordozófelületre felvitt szén nanocső-kötegeik négyszer nagyobb súlyt képesek megtartani, mint a gekkók sörtéi. Úgy tűnik, hogy az erőhatás növelése már "gyerekjáték" a kutatóknak, azonban számos más részletkérdés kidolgozatlan még. Előfordul például, hogy a felülettel párhuzamosan elmozdított ragasztó leválik. Igaz ugyan, hogy ilyenkor nem a csövecskék ragadóhatása szűnik meg, de a kapcsolat mégis felbomlik, mert a túl merev és hosszú szénszálak egyszerűen eltörnek. A másik leküzdendő probléma a méret. Ahhoz, hogy ezek valamikor kereskedelmi forgalomba kerüljenek, még jócskán növelni kell a ma még meglehetősen kicsiny kiterjedésüket.

Ám a kísérletek, kutatások minden nehézség ellenére lelkesen folynak, és a kutatókat olyan eszközök kifejlesztésének lehetősége is sarkallja, mint az asztronauták által is használható kesztyű, a bármely felületre felkúszó picinyke robotok vagy a különleges sebészeti implantátumok, tapaszok.

Kagylóragasztó

A változatos ragasztási technológiáknak ezzel még nincs vége, hiszen minden újonnan felmerülő igény újabb kihívást eredményez. Mi történik például akkor, ha az előbbi ragasztóval rögzített kötszerrel a kezünkön víz alá megyünk? Az Akron Egyetemen a gekkóragasztó fejlesztésén munkálkodó Ali Dhinojwala professzor szerint az ezer nanométer hosszú és merev szén nanocsövek egyszerűen "összeomlanak a víznyomás hatására", vagyis gyakorlatilag használhatatlanok. Ám erre a problémára is van megoldás.

A nedves felületeken is kiválóan tapadó, többször felhasználható ragasztó problémájával az illinois-i Northwestern Egyetem kutatója, Phillip Messersmith foglalkozik. Ő is a természet utánozhatatlannak tűnő folyamatait tanulmányozta, és ragasztója működési mechanizmusát a kagylóktól leste el. Bámulatba ejtő a kagylók sajátságos tapadási képessége, hiszen szinte bármely szerves vagy szervetlen felülethez képesek erősen rögzíteni, majd onnan eloldani magukat. Nemrég megmagyarázott képességük kevésbé fizikai, mint inkább kémiai jellegű, ragasztóanyaguk kulcseleme egy aminosav-molekula.

Messersmith és kollégái ragasztójának alapját 400 nanométer vastag szén nanocsövek képezik, amelyeket bevonnak egy vékony, a kagylóknál megismerthez hasonló tulajdonságokkal bíró polimerréteggel. Az új ragasztót jelenleg a legkülönfélébb hordozófelületeken tesztelik, és Messersmith bízik benne, hogy a későbbiekben sokoldalú felhasználására nyílik lehetőség, elsősorban a gyógyászatban.