Você não precisa de cola para manter esses materiais juntos

Você não precisa de cola para manter esses materiais juntos – apenas eletricidade

Esses materiais macios (frango à esquerda e tomate à direita) aderem permanentemente a superfícies duras apenas passando eletricidade através deles. Crédito:Adaptado de ACS Central Science 2024, DOI:10.1021/acscentsci.3c01593

Existe uma maneira de unir materiais duros e macios sem fita, cola ou epóxi? Um novo estudo publicado na ACS Central Science mostra que a aplicação de uma pequena voltagem a certos objetos forma ligações químicas que ligam os objetos de forma segura. Inverter a direção do fluxo de elétrons separa facilmente os dois materiais. Este efeito de eletroadesão poderia ajudar a criar robôs biohíbridos, melhorar implantes biomédicos e permitir novas tecnologias de baterias.

Quando um adesivo é usado para fixar duas coisas, ele une as superfícies por meio de forças mecânicas ou eletrostáticas. Mas às vezes essas atrações ou vínculos são difíceis, se não impossíveis, de desfazer. Como alternativa, estão sendo explorados métodos de adesão reversível, incluindo a eletroadesão (EA).

Embora o termo seja usado para descrever alguns fenômenos diferentes, uma definição envolve a passagem de uma corrente elétrica através de dois materiais, fazendo com que eles se unam, graças a atrações ou ligações químicas. Anteriormente, Srinivasa Raghavan e colegas demonstraram que a EA pode unir materiais macios e com cargas opostas e até mesmo ser usada para construir estruturas simples. Desta vez, eles queriam ver se a EA poderia ligar reversivelmente um material duro, como o grafite, a um material macio, como o tecido animal.

A equipe testou primeiro o EA usando dois eletrodos de grafite e um gel de acrilamida. Uma pequena voltagem (5 volts) foi aplicada durante alguns minutos, fazendo com que o gel aderisse permanentemente ao eletrodo carregado positivamente. A ligação química resultante foi tão forte que, quando um dos pesquisadores tentou separar as duas peças, o gel rasgou antes de se desconectar do eletrodo.

Notavelmente, quando a direção da corrente foi invertida, o grafite e o gel se separaram facilmente – e o gel aderiu ao outro eletrodo, que agora estava carregado positivamente. Testes semelhantes foram realizados em uma variedade de materiais – metais, diversas composições de gel, tecidos animais, frutas e vegetais – para determinar a onipresença do fenômeno.

Para que a EA ocorra, os autores descobriram que o material duro precisa conduzir elétrons, e o material macio precisa conter íons de sal. Eles levantam a hipótese de que a adesão surge de ligações químicas que se formam entre as superfícies após uma troca de elétrons. Isto pode explicar por que alguns metais que seguram fortemente os seus electrões, incluindo o titânio, e algumas frutas que contêm mais açúcar do que sais, incluindo as uvas, não conseguiram aderir em algumas situações.

Um experimento final mostrou que a EA pode ocorrer completamente debaixo d'água, revelando uma gama ainda maior de aplicações possíveis. A equipe afirma que este trabalho pode ajudar a criar novas baterias, possibilitar a robótica biohíbrida, aprimorar implantes biomédicos e muito mais.

Mais informações: Colagem reversível de metais e grafite em hidrogéis e tecidos, ACS Central Science (2024). DOI:10.1021/acscentsci.3c01593. pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.3c01593
Fornecido pela American Chemical Society

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