¿Alguna vez intentaste pintar sobre silicona? Después de algunas horas, la pintura se despegará. Molesto. La silicona es un polímero llamado de baja energía superficial, bien conocido por las formas de horneado flexibles:un material sintético que tiene una adherencia o "pegajosidad" extremadamente baja. El teflón es igualmente no pegajoso y muy conocido en las sartenes. Investigadores de la Universidad de Kiel (Alemania) han desarrollado la primera tecnología que es capaz de unir estos dos materiales "inseparables". La tecnología aplica enlazadores de cristal pasivos a nanoescala como grapas internas. Las nano grapas abren soluciones a una gran cantidad de desafíos técnicos, por ejemplo en ingeniería médica.

El trabajo realizado dentro del Centro de Investigación Colaborativa 677, financiado por DFG, "Function by Switching" se publicó hoy en la revista científica Materiales avanzados .

"Si las nanograpas hacen que incluso los polímeros extremos como el teflón y la silicona se peguen entre sí, pueden unir todo tipo de otros materiales plásticos ", dice el profesor Rainer Adelung. Adelung lidera el grupo de nanomateriales funcionales en el Instituto de Ciencia de Materiales en Kiel y lidera el proyecto de investigación desde el lado de la ciencia de materiales. Se puede utilizar la nueva tecnología de unión de materiales sin modificaciones químicas, según Adelung, en una variedad de aplicaciones de alta tecnología y de la vida cotidiana. La técnica es fácil de usar y no necesita equipos o materiales costosos.

Los enlazadores son cristales a escala micro y nano hechos de óxido de zinc. Tienen forma de tetrápodos, donde cuatro patas sobresalen del punto de origen. Los tetrápodos a gran escala son conocidos por su capacidad para entrelazarse y formar enlaces fuertes, por ejemplo en protección costera.

Durante el proceso de adhesión, los cristales de óxido de zinc se esparcen uniformemente sobre una capa caliente de teflón. Luego, se vierte una capa de silicona encima. Para unir los materiales firmemente, luego se calientan a 100 ° C durante menos de una hora. "Es como grapar dos materiales no pegajosos desde el interior con los cristales:cuando se calientan, los nano tetrápodos entre las capas de polímero perforan los materiales, hundirse en ellos, y fondear ", explica Xin Jin, el primer autor de la publicación, quien actualmente está trabajando en su tesis doctoral. Su colega y supervisor, Dr. Yogendra Kumar Mishra, explica el principio adhesivo:"Si intentas sacar un tetrápodo de un brazo de una capa de polímero, la forma del tetrápodo simplemente hará que tres brazos se hundan más profundamente y se mantengan aún más firmes ".

En empresas de alta tecnología como la ingeniería médica, existe una fuerte demanda de formas innovadoras de fabricar polímeros, particularmente silicona, adherirse a otros materiales, por ejemplo, para seguir desarrollando máscaras respiratorias, implantes o sensores. Las aplicaciones médicas requieren materiales absolutamente inocuos, es decir, biocompatible. Muchos métodos de unión implican reacciones químicas, lo que puede cambiar las propiedades de los polímeros y puede causar efectos nocivos o incluso tóxicos en los organismos. El grapado de tetrápodos, de lo contrario, es un proceso puramente mecánico. Por tanto, el equipo de Kiel asume que es biocompatible.

Con las grapas tetrápodas, los científicos han logrado una adherencia (la llamada resistencia al pelado) de 200 Newtons por metro, que es similar a despegar la cinta adhesiva del vidrio. "La adherencia que hemos logrado con los nano tetrápodos es notable, porque hasta donde pudimos verificar, nadie ha hecho que la silicona y el teflón se peguen entre sí ", dice el coautor Lars Heepe, Estudiante de doctorado del Instituto Zoológico de la Universidad de Kiel, quien midió con precisión la adhesión y describió cómo se ve el material grapado en la escala microscópica. "Medir la adherencia cuantitativamente no es tan fácil como parece, se deben realizar experimentos precisos para probar la función de los enlazadores y descartar todos los errores ", dice el profesor Stanislav Gorb, liderando el grupo de Morfología Funcional y Biomecánica.