Zwei briefmarkengroße Flecken eines entfernbaren, wiederverwendbaren Superklebers, der die Eigenschaften von Schneckenschleim widerspiegelt, sind stark genug, um einen 192-Pfund-Mann an einem Geschirr aufzuhängen, wie eine neue Studie in den Proceedings der National Academy of Sciences berichtet.
Die polymerbasierte Hydrogelsubstanz, die von Forschern der University of Pennsylvania, des Korea Institute of Science and Technology und der Lehigh University entwickelt wurde, umgeht das Problem der meisten Klebstoffe. Wie Matt Kennedy für New Atlas erklärt, sind Klebstoffe entweder entfernbar, etwas wiederverwendbar und ziemlich schwach oder sehr stark, aber vollständig irreversibel. Der von der Schnecke inspirierte Klebstoff repräsentiert das Beste aus beiden Welten und bietet beeindruckende Festigkeit und Wiederverwendbarkeit oder Reversibilität.
Laut Tom Whipple der Times scheiden Schnecken einen klebrigen Schleim aus, wenn sie von einem Ort zum anderen reisen. Dieser Schleim ermöglicht es den Weichtieren, fest an Oberflächen wie Felsen, Decken und Wänden zu haften, während sie entlang gleiten. Es härtet immer dann aus, wenn die Schnecken längere Zeit stehen bleiben, wodurch die Tiere mit immenser Kraft an ihrem Platz gehalten werden. Dieser temporäre Klebstoff, der als Epiphragm bezeichnet wird, hält die Schnecken nicht nur sicher an der Oberfläche, sondern hält auch Feuchtigkeit zurück und verhindert, dass ihre Körper austrocknen.
Ryan F. Mandelbaum von Gizmodo schreibt, dass das Polyhydroxyethylmethacrylat (PHEMA) -Hydrogel der Wissenschaftler das Epiphragma nachahmt, indem es beim Trocknen aushärtet und erweicht und sich an die „mikroskopischen Ecken und Winkel einer Oberfläche“ anpasst, wenn es mit Wasser rehydratisiert wird.
"Es ist wie bei diesen Kinderspielzeugen, die man an die Wand wirft und die kleben", heißt es in einer Pressemitteilung des Studienleiters Shu Yang von der University of Pennsylvania. „Das liegt daran, dass sie sehr weich sind. Stellen Sie sich eine Plastikfolie an einer Wand vor. es löst sich leicht. Aber matschige Dinge passen sich den Hohlräumen an. “
Yang fügt hinzu, dass PHEMA - anders als die meisten anderen Materialien - beim Trocknen nicht schrumpft. Stattdessen härtet der Klebstoff einfach in den Hohlräumen einer Oberfläche aus, bleibt „konform“ und behält seinen Griff.
Als Ian Sample Notizen für die Guardian, das Team testete die Substanz mit Hilfe von winzigen, PHEMA-beschichteten Wafern, die mit Kanälen ausgestattet sind, die das Ein- und Ausströmen von Wasser ermöglichen. Der Kleber wirkte als starker Kleber, wenn er auf natürliche Weise an der Luft getrocknet oder erhitzt wurde, um den Prozess zu beschleunigen, ließ sich jedoch leicht mit „einem gut platzierten Wasserstrahl“ ablösen. Beeindruckend fanden die Forscher, dass PHEMA robust genug war, um Schmetterlingsflügel zu befestigen und zu lösen, ohne sie zuzufügen jegliche Beschädigung.
Der Pressemitteilung zufolge meldete sich der Doktorand und Ko-Erstautor der Universität von Pennsylvania, Jason Christopher Jolly, freiwillig, um die Stärke von PHEMA zu demonstrieren, indem er sich an einem von zwei winzigen Klebeflecken gehaltenen Gurt aufhängte. Wie in einem der Zeitung beigefügten Video zu sehen ist, hielt der Kleber leicht den 192-Pfund-Jolly und stützte sein gesamtes Gewicht für einige Sekunden.
Insgesamt erwies sich PHEMA als 89-mal stärker als die Gecko-Adhäsion, eine Technik, die von den Haftfüßen der Eidechse inspiriert war und bis jetzt das vorherrschende Modell der Natur für reversible Klebstoffe war. Es war auch in der Lage, den siebenfachen Kräften des stärksten Klettverschlusses standzuhalten.
In Zukunft hoffen die Forscher, ihre Kreation als Ausgangspunkt für die Entwicklung von nicht auf Wasser basierenden Klebstoffen zu nutzen. Obwohl PHEMA eines Tages in der industriellen Montage, in Robotersystemen und sogar in alltäglichen Objekten wie wiederverwendbaren Umschlägen eingesetzt werden könnte, bedeutet die Tatsache, dass seine Reversibilität durch Wasser kontrolliert wird, dass es in der Schwerindustrie wahrscheinlich bald nicht mehr eingesetzt werden wird. Dennoch ist es möglich, dass der von Schnecken inspirierte Klebstoff den Weg für reversible Klebstoffe ebnet, die auf Hinweise wie pH-Wert, Chemikalien, Licht, Wärme und Elektrizität reagieren.
