No fue un pequeño desafío enfrentar a un equipo de científicos en la Universidad Johannes Kepler de Linz:
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Los investigadores habían estado luchando con un problema particularmente espinoso: cuando se trataba de unir materiales a hidrogeles (objetos blandos y blandos compuestos de polímeros suspendidos en agua), ningún adhesivo era muy efectivo. Si el hidrogel se estiraba, el enlace se volvía frágil y se separaba. (Imagínese tratando de pegar dos cubos de gelatina juntos). Era un dilema en los campos florecientes de la electrónica y la robótica "blanda" que dependen de hidrogeles.
Si bien se han utilizado durante muchos años para curar heridas o con lentes de contacto blandas, los hidrogeles se han convertido más recientemente en un componente clave de bastantes productos innovadores, que van desde las "tiritas" electrónicas que pueden administrar medicamentos, hasta la electrónica elástica. pequeños robots gelatinosos que pueden implantarse dentro del cuerpo de una persona.
Los científicos pueden unir hidrogeles a otros objetos con un tratamiento con luz ultravioleta, pero el proceso puede durar hasta una hora. Eso no es muy eficiente, dice Martin Kaltenbrunner, uno de los investigadores austriacos.
"Este cierre de la brecha entre materiales blandos y duros es realmente un gran desafío para todos en el campo", dijo. “Realmente buscábamos una creación rápida de prototipos, un método casero para unir hidrogeles a diversos materiales que sea rápido y universal. Lo que había allí fuera era demasiado poco práctico para implementarlo en nuestros laboratorios y usarlo día a día ”.
El equipo pensó mucho sobre lo que podría funcionar. Alguien sugirió superpegamento. Por qué no, ya que los hidrogeles son principalmente agua, y el superpegamento une las cosas porque el agua desencadena la reacción.
Pero no fue tan fácil. Cuando Kaltenbrunner y los otros investigadores intentaron usar el superpegamento estándar, no funcionó muy bien. Una vez que se secó, y el hidrogel se estiró, el enlace nuevamente se rompió y falló.
Entonces, a alguien se le ocurrió la idea de agregar un no disolvente, que no se disolvería en el pegamento y evitaría que se endurezca. Eso podría ayudar al adhesivo a dispersarse en el hidrogel.
Y esa resultó ser la respuesta.
Al mezclar los cianoacrilatos (los químicos en el superpegamento) con un no disolvente, el adhesivo no se disolvió, y cuando los materiales se presionaron, el pegamento se difundió en las capas externas del hidrogel. "El agua desencadena la polimerización de los cianoacrilatos", explicó Kaltenbrunner, "y se enreda con las cadenas de polímero del gel, lo que conduce a una unión muy dura". En otras palabras, el pegamento pudo filtrarse debajo de la superficie de el hidrogel y se conecta con sus moléculas, formando un fuerte vínculo en pocos segundos.
Estaba claro que los investigadores estaban haciendo algo cuando unían una pieza de hidrogel a un material elástico y elástico llamado elastómero. "Lo primero que reconocimos", dijo Kaltenbrunner, "es que el vínculo aún era transparente y elástico. Realmente probamos muchos otros métodos antes, pero a veces resulta que el más simple es el mejor ".
Aquí está su video instructivo sobre pegado de hidrogel:
Los científicos pusieron a prueba su nuevo adhesivo creando una tira de "piel electrónica", una banda de hidrogel en la que pegaron una batería, un procesador y sensores de temperatura. Podría proporcionar datos a un teléfono inteligente a través de una conexión inalámbrica.
También produjeron un prototipo de vértebras artificiales con las que se usó hidrogel para reparar discos deteriorados en la columna vertebral. Con el pegamento, las vértebras podrían ensamblarse mucho más rápido de lo normal, según un informe sobre la investigación, publicado recientemente en Science Advances.
Kaltenbrunner dijo que ve mucho potencial para el adhesivo como parte de la "revolución de la robótica suave". Podría, por ejemplo, incorporarse a las actualizaciones del "octobot", el primer robot autónomo y completamente suave presentado por científicos de Harvard el año pasado. Aproximadamente del tamaño de su mano, el octobot no tiene componentes electrónicos duros, ni baterías ni chips de computadora. En cambio, el peróxido de hidrógeno interactúa con motas de platino dentro del robot, que produce gas que infla y flexiona los tentáculos del octobot, impulsándolo a través del agua.
Por ahora, ese movimiento está en gran medida descontrolado, pero los científicos esperan poder agregar sensores que le permitan maniobrar hacia o lejos de un objeto. Ahí es donde el nuevo adhesivo podría ser útil.
Pero el futuro del nuevo tipo de superpegamento aún está tomando forma. Kaltenbrunner estima que podrían pasar otros tres o cinco años antes de que esté disponible en el mercado. Aún así, se siente bastante optimista.
"Dado que nuestro método es fácil de reproducir", dijo, "esperamos que otros se unan a nosotros para encontrar aún más aplicaciones".
