Investigadores de la Universidad de Maryland han ideado un método novedoso para unir materiales sin la necesidad de adhesivos tradicionales. En lugar de pegamento, esta técnica aprovecha el poder de la electricidad. Al aplicar un pequeño voltaje, los investigadores demostraron que es posible unir de forma segura objetos duros y blandos. Este método antiadherente tiene la ventaja añadida de ser completamente reversible. Al invertir la dirección del flujo de electrones, los dos objetos se separan fácil e inmediatamente.
Sin embargo, no tires el superpegamento todavía. Este método está destinado a aplicaciones específicas, incluidos robots biohíbridos, implantes biomédicos mejorados y tecnologías de baterías de vanguardia. Así es como funciona todo.
El poder de la electroadhesión
El nuevo método aprovecha un fenómeno fascinante llamado electroadhesión (EA), o efecto Johnsen-Rahbek. En la década de 1920, dos ingenieros daneses, Frederik Alfred Johnsen y Knud Rahbek, notaron que cuando se colocaba un tipo especial de material poroso entre dos placas de metal y se aplicaba un voltaje eléctrico significativo, el material se adhería a una de las placas.
Este voltaje hace que los materiales se peguen debido a un proceso conocido como polarización. En términos más simples, las moléculas dentro de estos materiales se reorganizan de tal manera que crean una fuerza que une las dos superficies.
Este fenómeno no se limita a tipos específicos de superficies y puede ocurrir con conductores, semiconductores e incluso aislantes. La intensidad de la fuerza adhesiva puede variar en función de si el material se comporta más como un aislante o como un conductor, lo que lleva a que intervengan diferentes tipos de fuerzas.
La tecnología de electroadhesión ha evolucionado significativamente desde su descubrimiento, con avances recientes que muestran que hasta 33 factores diferentes pueden afectar qué tan bien se adhieren los materiales usando este método. Entonces, si bien la electroadhesión ofrece posibilidades interesantes, también requiere un control cuidadoso para lograr los resultados deseados.
Una chispa de adhesión
La nueva demostración de la Universidad de Maryland es sólo una de muchas aplicaciones interesantes. Anteriormente, el químico Srinivasa Raghavan y sus colegas utilizaron la electroadhesión para unir materiales blandos con cargas opuestas. Ahora, este estudio reciente va un paso más allá al unir con éxito materiales duros como el grafito a otros blandos, como el tejido animal.
En una serie de experimentos para probar los límites de la electroadhesión, los investigadores aplicaron apenas 5 voltios a una configuración que incluía electrodos de grafito y un gel de acrilamida. Observaron que el gel formaba un enlace químico permanente con el electrodo cargado positivamente. El vínculo era tan fuerte que intentar separarlos provocó que el gel se rompiera. Sorprendentemente, invertir la dirección de la corriente permitió una fácil separación de los materiales. El procedimiento funcionó con grafito adherido al músculo de pollo o también al tejido de tomate.
“La fuerza de adhesión aumenta al aumentar el voltaje, el tiempo en el campo y la conductividad iónica del gel. La fuerza de adhesión máxima está limitada únicamente por la fuerza del gel”, escribieron los investigadores.
Experimentos adicionales revelaron que para que se produzca la electroadhesión, el material duro debe poder conducir electrones, mientras que el material blando debe contener iones de sal. Este criterio explica por qué determinadas frutas con alto contenido de azúcar, como las uvas, no se adhieren en determinadas condiciones. Además, el equipo descubrió que la electroadhesión podría realizarse completamente bajo el agua, ampliando su aplicabilidad y sentando las bases para innovaciones en diversos campos. Los autores afirman que esta demostración podría conducir a un conjunto de aplicaciones interesantes, desde nuevas baterías hasta el avance de la robótica biohíbrida y los implantes biomédicos.
Los hallazgos aparecieron en la revista ACS Nano.
Fuente: ZME Science.
