Adhesivo extraordinariamente fuerte y que se despega con calor y sin dejar residuos

Unos científicos han inventado un material adhesivo que, entre otras cualidades excepcionales, se pega a la superficie deseada con una fuerza diez veces mayor que la fuerza con que los pies de los gecos (gecónidos) se adhieren a las paredes y techos por los que caminan.

Este avance tecnológico es obra de un equipo integrado, entre otros, por Changhong Linghu y K Jimmy Hsia, de la Universidad Tecnológica Nanyang (NTU) en Singapur.

La clave del nuevo material adhesivo está en el innovador modo de maximizar la adhesión, que consiste en utilizar polímeros especiales con memoria de forma, que pueden pegarse así como luego despegarse fácilmente cuando sea necesario simplemente calentándolos.

Este material adhesivo "inteligente" puede soportar pesos extremadamente elevados, lo que abre un camino hacia aplicaciones que hasta ahora parecían exclusivas de la ciencia-ficción, como por ejemplo un traje o exoesqueleto que permita a un ser humano trepar sin esfuerzo por paredes verticales lisas como si fuese Spiderman, o robots que puedan aferrarse a los techos para realizar labores de inspección o reparación.

Los polímeros con memoria de forma son materiales capaces de mantener "recuerdos" de su forma anterior y volver a su forma original después de haber sido deformados mediante la aplicación de estímulos externos como el calor, la luz o la corriente eléctrica. Estas propiedades los hacen ideales para ser utilizados como adhesivos activables y desactivables a voluntad del usuario y adaptables a superficies de todo tipo.

En sus pruebas, los investigadores utilizaron un polímero con memoria de forma llamado epoxi E44, un plástico que a temperatura ambiente es rígido y similar al vidrio. Al calentarse, el material se vuelve blando como el caucho y puede amoldarse a cualquier superficie, rellenando todas sus depresiones, incluyendo grietas microscópicas. Al enfriarse, se vuelve vítreo y crea uniones adhesivas extrafuertes gracias a un efecto de bloqueo de la forma.

Cuando el material se recalienta, vuelve a su estado gomoso, por lo que se le puede arrancar fácilmente de la superficie a la que estaba adherido.

El equipo de la NTU diseñó polímeros con memoria de forma, que son materiales inteligentes capaces de "recordar" sus formas anteriores. Además, al nuevo tipo de material adhesivo basado en ellos lo dotó de fibrillas similares a pelos que, según comprobaron los científicos en sus pruebas, proporcionan la máxima fuerza adhesiva. (Foto: NTU Singapore)

Los investigadores descubrieron que la adhesión más eficaz se consigue diseñando el polímero con memoria de forma en una matriz de fibrillas similares a pelos. Cada fibrilla tiene que diseñarse cuidadosamente: las más grandes son menos adherentes, mientras que las más pequeñas son difíciles de fabricar y propensas a degradarse. El punto óptimo está entre medio milímetro y 3 milímetros de radio. Con estas medidas para las fibrillas, el material resultante alcanza una gran adherencia y además mantiene su integridad estructural.

En sus experimentos, los investigadores descubrieron que una fibrilla con una sección transversal de 19,6 milímetros cuadrados puede soportar cargas de hasta 1,56 kilogramos. Cada fibrilla adicional permite soportar más peso. Un conjunto de 37 fibrillas, ocupando una superficie como la de la palma de la mano y pesando unos 30 gramos, puede soportar un peso de 60 kilogramos, el de un ser humano adulto típico.

Linghu y sus colegas exponen los detalles técnicos de su avance en la revista académica National Science Review, bajo el título "Fibrillar adhesives with unprecedented adhesion strength, switchability and scalability". (Fuente: NCYT de Amazings)