Článek
Nová studie publikovaná v ACS Central Science ukazuje, že aplikace malého napětí na určité objekty vytváří chemické vazby, které bezpečně spojují objekty dohromady. Otočením směru toku elektronů se tyto dva materiály snadno oddělí. Tento elektroadhezní efekt by mohl pomoci vytvořit biohybridní roboty, zlepšit biomedicínské implantáty a umožnit nové technologie baterií.
Tyto měkké materiály (vlevo kuře a vpravo rajče) trvale ulpívají na tvrdém povrchu jen tím, že jimi prošla elektřina.
Když se lepidlo použije k připevnění dvou věcí, spojí povrchy buď mechanickými nebo elektrostatickými silami. Ale někdy je obtížné, ne-li nemožné, tyto přitažlivosti nebo pouta zrušit. Jako alternativa se zkoumají metody reverzibilní adheze, včetně elektroadheze (EA).
Ačkoli se tento termín používá k popisu několika různých jevů, jedna definice zahrnuje vedení elektrického proudu přes dva materiály, které způsobí, že se slepí k sobě díky přitažlivosti nebo chemickým vazbám. Již dříve Srinivasa Raghavan a kolegové předvedli, že EA dokáže držet měkké, opačně nabité materiály pohromadě, a dokonce se dá použít ke stavbě jednoduchých struktur. Tentokrát chtěli zjistit, zda EA dokáže reverzibilně vázat tvrdý materiál, jako je grafit, na měkký materiál, jako je zvířecí tkáň.
Tým nejprve testoval EA pomocí dvou grafitových elektrod a akrylamidového gelu. Na několik minut bylo aplikováno malé napětí (5 voltů), což způsobilo, že gel trvale přilnul ke kladně nabité elektrodě. Výsledná chemická vazba byla tak silná, že když se jeden z výzkumníků pokusil oba kusy oddělit, gel se roztrhl, než se odpojil od elektrody. Je pozoruhodné, že když byl směr proudu obrácen, grafit a gel se snadno oddělily a gel místo toho přilnul k druhé elektrodě, která byla nyní kladně nabitá. Podobné testy byly provedeny na různých materiálech – kovech, různých gelových složeních, živočišných tkáních, ovoci a zelenině, aby se zjistila všudypřítomnost jevu.
Aby došlo k EA, autoři zjistili, že tvrdý materiál musí vést elektrony a měkký materiál musí obsahovat ionty solí. Předpokládají, že adheze vzniká z chemických vazeb, které se tvoří mezi povrchy po výměně elektronů. To může vysvětlovat, proč některé kovy, které pevně drží své elektrony, včetně titanu a některé druhy ovoce, které obsahují více cukru než soli, včetně hroznů, v některých situacích nepřilnuly. Poslední experiment ukázal, že EA se může vyskytovat zcela pod vodou, což odhaluje ještě širší škálu možných aplikací. Tým říká, že tato práce by mohla pomoci vytvořit nové baterie, umožnit biohybridní robotiku, zlepšit biomedicínské implantáty a mnoho dalšího.
