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Crean nuevo adhesivo reciclable y con propiedades de pegamento al frío y al calor

Investigadores han desarrollado un adhesivo supramolecular que es reciclable y tiene unas propiedades de pegado extraordinarias en una amplia gama de temperaturas, desde el nitrógeno líquido (-196 °C) hasta las temperaturas del horno (más de 200 °C). Según informa el equipo en la revista Angewandte Chemie, el adhesivo obtuvo su eficacia gracias a un enclavamiento excepcionalmente estrecho de los componentes moleculares durante el curado.

A diferencia de los adhesivos estándar, los adhesivos supramoleculares no crean adhesión mediante la reticulación de los componentes moleculares entre sí. En su lugar, forman un autoensamblaje muy unido durante el curado, como las piezas de un puzzle que encajan. Los investigadores se interesan por estos sistemas supramoleculares porque ofrecen sostenibilidad y personalización y, en principio, los materiales individuales de partida pueden recuperarse de nuevo y su comportamiento químico puede adaptarse. Sin embargo, hasta la fecha, el rendimiento de estos pegamentos ha sido, en el mejor de los casos, decente, por no hablar de su gran dependencia de las condiciones ambientales.

El nuevo pegamento supramolecular, desarrollado por un equipo de investigación dirigido por Kai Liu, de la Universidad de Tsinghua, en Pekín (China), consta de dos componentes, uno de los cuales es una pequeña proteína que se sintetiza en bacterias modificadas al efecto. El otro componente es un éter de corona, una molécula en forma de anillo que puede envolver cómodamente a otra molécula, como una corona que se coloca en la cabeza de una reina.

Los investigadores observaron esta estrecha interacción entre las moléculas en su sistema adhesivo. Al añadir el éter corona y la proteína juntos y calentar la solución para el curado, el éter corona se ancló a la superficie de la proteína. El equipo observó que la proteína y el éter corona estaban tan unidos entre sí por sus cargas opuestas y otras interacciones moleculares que formaban una nueva estructura entrelazada, que “soldaba” las proteínas.

El resultado fue un efecto adhesivo extraordinariamente fuerte. Las placas de acero pegadas soportaron grandes fuerzas de cizallamiento a temperatura ambiente, en nitrógeno líquido y a 200° C. El adhesivo funcionó con distintos materiales y también bajo el agua. Este amplio espectro de condiciones de trabajo rara vez se consigue, incluso con adhesivos especializados, y es sin duda una primicia para los adhesivos supramoleculares. Resulta prometedor que los componentes entrelazados se puedan separar y reciclar de nuevo, y que el adhesivo reutilizado no pierda prácticamente nada de su poder.

Los investigadores creen que una de las razones de este excepcional efecto adhesivo, sobre todo a bajas temperaturas, es el resultado de las interacciones supramoleculares específicas en juego. En concreto, el estrecho entrelazamiento de los componentes expulsó el agua de la proteína. De este modo, no se formaron cristales de hielo al congelarse -como en los anticongelantes-, lo que en muchos pegamentos convencionales provocaría un agrietamiento prematuro.

Los investigadores sugieren que este nuevo adhesivo podría aplicarse a la fabricación de piezas especiales que estarán sometidas a condiciones muy fluctuantes durante su uso; por ejemplo, los amplios rangos de temperatura a los que están expuestas las naves espaciales.

Más información: Angewandte Chemie

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