Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Bật và tắt độ bám dính là những gì làm cho một keo thông minh. Lấy cảm hứng từ thiên nhiên, catechol là các hợp chất tổng hợp mô phỏng các protein ướt nhưng vẫn dính trong chân hến và hứa hẹn cho keo dán dưới nước, băng vết thương, gắn chân giả hoặc thậm chí làm các bộ phận xe hơi và trong sản xuất khác. Một nhóm đã sử dụng điện lần đầu tiên để vô hiệu hóa chất kết dính có chứa catechol trong nước muối.
Với một cú điện nhỏ, các kỹ sư y sinh tại Đại học Công nghệ Michigan đã lấy một nguyên mẫu keo thông minh dưới nước từ dính đến không trong bảy giây.
Bật và tắt độ bám dính là những gì làm cho một keo thông minh. Đó là một điều để làm điều này trong không khí mở và khá khác dưới nước. Lấy cảm hứng từ thiên nhiên, catechol là các hợp chất tổng hợp bắt chước các protein ướt nhưng vẫn dính do vẹm tiết ra và hứa hẹn cho chất kết dính thông minh hoạt động trong nước. Công nghệ này có thể giúp dán keo dưới nước, băng vết thương, gắn chân giả hoặc thậm chí chế tạo các bộ phận xe hơi và trong sản xuất khác.
Bruce Lee, phó giáo sư kỹ thuật y sinh tại Michigan Tech, là một phần của Chương trình điều tra trẻ (ONR) của Văn phòng nghiên cứu hải quân (YIP) chỉ ra cách sử dụng pH để tạo ra chất kết dính thông minh dưới nước. Cùng với nhà nghiên cứu tiến sĩ Saleh Akram Bhuiyan, Lee đã phát triển một phương pháp mới sử dụng dòng điện để tắt sự bám dính của vật liệu chứa catechol.
Phát hiện của nhóm được công bố trên Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ và trình bày chi tiết phần dính nhất của quy trình – tạo ra một bài kiểm tra cơ học tiếp xúc lặp lại có thể đo độ bám dính trước và sau khi giật điện.
Rất nhiều người đã sử dụng catechol để bắt chước vẹm và protein kết dính của chúng nhưng sử dụng điện để vô hiệu hóa nó là điều mới mẻ. Nó thuận tiện hơn so với sử dụng pH như những gì chúng ta đang sử dụng trước đây và việc tích hợp với các thiết bị điện tử sẽ dễ dàng hơn, điều đó có nghĩa là việc tháo rời có thể được tự động hóa và có thể đơn giản như nhấn nút.
Chất kết dính catechol một ngày có thể giúp gắn thiết bị vào thân tàu ngầm nhưng thử nghiệm các nguyên mẫu trong thiết bị lặn không phải là cách mà công nghệ mới được tạo ra. Thay vào đó, Lee và Bhuiyan cần kiểm soát một bộ biến trong một không gian phòng thí nghiệm nhỏ. Nghe có vẻ đơn giản, chạy một dòng điện qua một vật liệu và kiểm tra độ dính của nó thực sự khá khó khăn để làm đi làm lại nhiều lần.
Bhuiyan đã phát triển một thiết lập sử dụng một quả cầu titan và điện cực dây bạch kim để áp dụng kích thích điện cho chất kết dính tiếp xúc với quả cầu khi có nước mặn. Phương pháp này giúp bạn dễ dàng kiểm soát điện áp được áp dụng thông qua dây, keo và hình cầu cũng như độ mặn của nước xung quanh chúng. Lượng thời gian chạy hiện tại cũng rất quan trọng. Với càng nhiều thời gian, điện áp và muối, chất kết dính catechol càng bị oxy hóa và càng ít chất kết dính. Với điện áp đủ mạnh, keo tách ra chỉ trong bảy giây.
Sự mới lạ là ứng dụng của điện và thời gian ngắn để tháo ra,. Điều các nhà khoa học thấy bất thường nhất về thí nghiệm là sự thay đổi màu sắc. Nó bắt đầu màu trắng và khi họ áp dụng điện và vật liệu bị vô hiệu hóa, nó oxy hóa và chuyển sang màu đỏ – và nhóm nghiên cứu thực sự muốn thấy màu đỏ đó.
Bước tiếp theo trong nghiên cứu sẽ lấy màu đỏ đó và cố gắng biến nó trở lại thành màu trắng. Dấu hiệu của một loại keo thông minh không chỉ làm mất khả năng bám dính mà còn bật lại. Lee và tiến sĩ Ameya Narkar đã có thể hoàn thành kỳ tích này bằng cách thử với độ pH, mang lại cho họ Giải thưởng Nghiên cứu Bhakta Rath và Bhuiyan hy vọng sẽ áp dụng những bài học từ nghiên cứu đó vào việc sử dụng dòng điện.
Từ băng không đau đến keo dán dưới nước, từ thiết bị ô tô đến chân tay giả, chất kết dính có chứa catechol là những vật liệu linh hoạt và đầy hứa hẹn.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Công nghệ Michigan . Bản gốc được viết bởi Allison Mills. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :