¿Existe alguna manera de unir materiales duros y blandos sin cinta, pegamento o epoxi? Un nuevo estudio publicado en ACS Central Science muestra que aplicar un pequeño voltaje a ciertos objetos forma enlaces químicos que unen de forma segura los objetos. Invertir la dirección del flujo de electrones separa fácilmente los dos materiales. Este efecto de electroadhesión podría ayudar a crear robots biohíbridos, mejorar los implantes biomédicos y permitir nuevas tecnologías de baterías.
Cuando se usa un adhesivo para unir dos cosas, une las superficies mediante fuerzas mecánicas o electrostáticas. Pero a veces esas atracciones o vínculos son difíciles, si no imposibles, de deshacer. Como alternativa, se están explorando métodos de adhesión reversible, incluida la electroadhesión (EA).
Aunque el término se utiliza para describir algunos fenómenos diferentes, una definición implica hacer pasar una corriente eléctrica a través de dos materiales haciendo que se peguen, gracias a atracciones o enlaces químicos. Anteriormente, Srinivasa Raghavan y sus colegas demostraron que EA puede mantener unidos materiales blandos con cargas opuestas, e incluso usarse para construir estructuras simples. Esta vez, querían ver si EA podía unir de manera reversible un material duro, como el grafito, a un material blando, como el tejido animal.
El equipo probó primero EA utilizando dos electrodos de grafito y un gel de acrilamida. Se aplicó un pequeño voltaje (5 voltios) durante unos minutos, lo que provocó que el gel se adhiriera permanentemente al electrodo cargado positivamente. El enlace químico resultante fue tan fuerte que, cuando uno de los investigadores intentó separar las dos piezas, el gel se rompió antes de desconectarse del electrodo.
En particular, cuando se invirtió la dirección de la corriente, el grafito y el gel se separaron fácilmente y, en cambio, el gel se adhirió al otro electrodo, que ahora estaba cargado positivamente. Se realizaron pruebas similares en una variedad de materiales (metales, diversas composiciones de gel, tejidos animales, frutas y verduras) para determinar la ubicuidad del fenómeno.
Para que se produzca EA, los autores descubrieron que el material duro necesita conducir electrones y el material blando debe contener iones de sal. Plantean la hipótesis de que la adhesión surge de los enlaces químicos que se forman entre las superficies después de un intercambio de electrones. Esto puede explicar por qué algunos metales que retienen fuertemente sus electrones, incluido el titanio, y algunas frutas que contienen más azúcar que sales, como las uvas, no lograron adherirse en algunas situaciones.
Un experimento final demostró que la EA puede ocurrir completamente bajo el agua, revelando una gama aún más amplia de posibles aplicaciones. El equipo afirma que este trabajo podría ayudar a crear nuevas baterías, permitir la robótica biohíbrida, mejorar los implantes biomédicos y mucho más.
Más información: Adhesión reversible de metales y grafito a hidrogeles y tejidos, ACS Central Science (2024). DOI:10.1021/acscentsci.3c01593. pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.3c01593
Proporcionado por la Sociedad Química Estadounidense
