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Colle avec un interrupteur marche/arrêt
Des chercheurs de l'Université de Sheffield, au Royaume-Uni, ont fabriqué un adhésif qui peut être activé et désactivé à l'aide d'un interrupteur externe. Le commutateur est l'acidité de la solution entourant la colle : deux types différents de polymères dans la colle s'attirent en fonction de l'acidité de la solution. En rendant à plusieurs reprises la solution moins ou plus acide, Mark Geoghegan et ses collègues peuvent modifier l'adhérence de l'adhésif, ce qui fait que deux surfaces se lient puis se séparent jusqu'à cinq fois.
Colle on-off : Un nouvel adhésif est composé de deux polymères différents, l'un en forme de brosse et l'autre en gel à base d'eau, qui se lient l'un à l'autre en fonction de l'acidité de la solution qui les entoure. En changeant l'acidité, les chercheurs peuvent coller deux surfaces ensemble et les séparer cinq fois. Le bloc rouge en haut de l'image représente la charge que les scientifiques utilisent pour tester la résistance de la colle.
Les scientifiques développent plusieurs colles réutilisables différentes, telles que des rubans qui imitent les pieds de gecko et des adhésifs pour moules. (Voir Murs d'escalade avec des nanotubes de carbone et des bâtons de nanocolle sous l'eau.) Ceux-ci sont comme du ruban adhésif : ils ont besoin d'une pression pour les faire adhérer à une surface, puis nécessitent une force pour être retirés. Des efforts ont également été déployés pour développer des adhésifs réutilisables dont l'adhésivité peut être activée et désactivée avec de la chaleur ou de l'électricité, dit Manoj Chaudhury , un professeur de génie chimique à l'Université Lehigh qui n'était pas impliqué dans la recherche actuelle.
Le nouvel ouvrage, publié en ligne la semaine dernière dans chimie appliquée , montre que l'acidité - le niveau de pH d'un liquide - pourrait être utilisée pour inverser le caractère collant d'un matériau. Je pense qu'essayer de contrôler l'adhérence en utilisant le pH est une excellente idée, dit Chaudhury.
Le nouvel adhésif se compose de deux parties différentes. L'un est une couche de 20 nanomètres d'épaisseur d'un polymère alcalin sur un substrat de silicium. L'autre est un hydrogel acide, un réseau de chaînes polymères dispersées dans l'eau. Les chercheurs attachent les extrémités des chaînes de polymère alcalin au substrat de silicium de sorte que les polymères dépassent de la surface comme des poils sur une brosse, explique Geoghegan.
Lorsque l'arrangement est placé dans une solution légèrement acide, le polymère de charge opposée et l'hydrogel s'attirent et forment une liaison hydrogène étroite. Lorsque les chercheurs augmentent l'acidité de la solution à un pH de 1 (environ la gamme d'acides de batterie), le polymère alcalin perd sa charge et les liaisons hydrogène se rompent. Les chercheurs peuvent ensuite décoller les deux surfaces.
L'adhésif pourrait s'avérer utile pour des applications médicales telles que le pansement, dit Constantin Créton , expert en adhésion polymère à l'Etablissement Supérieur de Physique et Chimie Industrielles, à Paris. Vous pouvez appliquer l'adhésif sur une plaie jusqu'à ce qu'elle soit guérie, dit-il ; puis, lorsque vous mettez votre doigt dans une solution avec le bon type de pH, [l'adhésif] se décolle. Cependant, Creton prévient que pour un usage médical, les chercheurs devraient développer un système similaire qui fonctionne à un pH moins acide.
Selon Geoghegan, le système adhésif pourrait également être utilisé pour l'administration de médicaments en l'incorporant avec des médicaments dans une pilule. Parce que l'estomac et les intestins ont des niveaux d'acidité différents, les chercheurs pourraient concevoir le système pour libérer sa cargaison de médicament dans l'un ou l'autre organe, dit-il.
Pour tester la résistance de l'adhésif, Geoghegan et ses collègues ont appliqué deux forces différentes sur le gel pour presser les surfaces ensemble. Sous la charge plus lourde, les surfaces collent plus étroitement et prennent plus de temps à se séparer – trois jours, contre sept heures avec la charge plus légère. Geoghegan suppose que la raison pour laquelle l'adhérence est plus forte sous une charge plus lourde pourrait être un effet Velcro, dans lequel la brosse en polymère pénètre l'hydrogel. Les chercheurs tentent maintenant de savoir si la brosse et le gel agissent effectivement comme du velcro.
Même les quelques heures nécessaires pour séparer les surfaces sont trop longues pour une utilisation pratique, dit Creton. Pour une utilisation dans le pansement des plaies ou d'autres applications, l'adhérence doit s'arrêter plus rapidement.