Itu bukan tantangan kecil yang dihadapi tim ilmuwan di Johannes Kepler University Linz:
Konten terkait
- Siput Menginspirasi Lem Super-Kuat untuk Menyegel Luka
- Superglue Baru Melenturkan Kerang-Kerangnya
Bisakah mereka membuat superglue lebih super?
Para peneliti telah bergulat dengan masalah yang sangat sulit: Ketika datang ke ikatan bahan untuk hidrogel — benda lunak dan licin yang terdiri dari polimer yang tersuspensi dalam air — tidak ada perekat yang sangat efektif. Jika hidrogel diregangkan, ikatan menjadi rapuh dan terlepas. (Bayangkan mencoba merekatkan dua kubus Jell-O bersama-sama.) Itu adalah dilema di bidang elektronik dan robotika "lunak" yang sedang berkembang yang mengandalkan hidrogel.
Sementara mereka telah digunakan selama bertahun-tahun untuk berpakaian luka atau dalam lensa kontak lunak, hidrogel baru-baru ini menjadi komponen kunci dari beberapa produk inovatif, mulai dari "Band-Aids" elektronik yang dapat memberikan obat-obatan, hingga elektronik yang dapat ditarik ke robot mungil seperti jeli yang dapat ditanamkan di dalam tubuh seseorang.
Para ilmuwan dapat menempelkan hidrogel ke objek lain dengan perawatan sinar ultraviolet, tetapi prosesnya bisa memakan waktu satu jam. Itu tidak terlalu efisien, kata Martin Kaltenbrunner, salah satu peneliti Austria.
"Ini menjembatani kesenjangan antara bahan lunak dan keras benar-benar merupakan tantangan besar bagi semua orang di lapangan, " katanya. “Kami benar-benar mencari prototipe cepat, metode do-it-at home untuk ikatan hidrogel dengan beragam bahan yang cepat dan universal. Apa yang ada di sana agak terlalu tidak praktis untuk diterapkan di laboratorium kami dan digunakan setiap hari. "
Tim banyak berpikir tentang apa yang mungkin berhasil. Seseorang menyarankan superglue. Mengapa tidak, karena hidrogel terutama air, dan superglue mengikat semuanya karena air memicu reaksi.
Tapi itu tidak mudah. Ketika Kaltenbrunner dan peneliti lain mencoba menggunakan superglue off-the-shelf, itu tidak bekerja dengan baik. Setelah mengering, dan hidrogel diregangkan, ikatan itu kembali retak dan gagal.
Kemudian, seseorang datang dengan ide untuk menambahkan nonsolvent, yang tidak akan larut ke dalam lem dan membuatnya tidak mengeras. Itu bisa membantu perekat benar-benar menyebar ke dalam hidrogel.
Dan ternyata, itulah jawabannya.
Mencampur cyanoacrylates — bahan kimia dalam superglue — dengan nonsolvent membuat perekat tidak larut, dan ketika bahan-bahan ditekan bersama-sama, lem tersebut berdifusi ke dalam lapisan luar hidrogel. "Air memicu polimerisasi cyanoacrylates, " Kaltenbrunner menjelaskan, "dan itu akan terjerat dengan rantai polimer gel, yang mengarah pada ikatan yang sangat sulit." Dengan kata lain, lem itu dapat meresap ke bawah permukaan hidrogel dan terhubung dengan molekul-molekulnya, membentuk ikatan yang kuat dalam beberapa detik.
Jelas bahwa para peneliti sedang melakukan sesuatu ketika mereka mengikatkan potongan hidrogel ke bahan karet elastis yang disebut elastomer. “Hal pertama yang kami kenali, ” kata Kaltenbrunner, “adalah bahwa ikatan itu masih transparan dan dapat diregangkan. Kami benar-benar mencoba banyak metode lain sebelumnya, tetapi ternyata terkadang yang paling sederhana adalah yang terbaik. ”
Berikut video cara-cara mereka untuk menempelkan hidrogel:
Para ilmuwan menguji perekat baru mereka dengan membuat strip "kulit elektronik, " sebuah band hidrogel di mana mereka menempelkan baterai, prosesor, dan sensor suhu. Itu bisa memberikan data ke telepon pintar melalui koneksi nirkabel.
Mereka juga menghasilkan prototipe vertebra buatan yang digunakan hidrogel untuk memperbaiki cakram yang memburuk di tulang belakang. Dengan lem, tulang belakang dapat dirakit jauh lebih cepat dari biasanya, menurut laporan penelitian, baru-baru ini diterbitkan di Science Advances.
Kaltenbrunner mengatakan dia melihat banyak potensi untuk perekat sebagai bagian dari "revolusi robotik lunak." Ini bisa, misalnya, dimasukkan ke dalam peningkatan ke "octobot, " robot otonom, sepenuhnya lunak pertama yang diungkapkan oleh para ilmuwan Harvard tahun lalu. Tentang ukuran tangan Anda, octobot tidak memiliki komponen elektronik keras — tidak ada baterai atau chip komputer. Sebaliknya, hidrogen peroksida berinteraksi dengan flek platinum di dalam robot, yang menghasilkan gas yang mengembang dan melenturkan tentakel octobot, mendorongnya melalui air.
Untuk saat ini, gerakan itu sebagian besar tidak terkendali, tetapi para ilmuwan berharap dapat menambahkan sensor yang akan memungkinkannya untuk bermanuver menuju atau menjauh dari suatu objek. Di situlah perekat baru bisa berguna.
Namun masa depan tipe baru superglue masih mulai terbentuk. Kaltenbrunner memperkirakan bahwa mungkin tiga hingga lima tahun lagi sebelum itu tersedia di pasar. Tetap saja, dia merasa cukup optimis.
"Karena metode kami mudah direproduksi, " katanya, "kami berharap orang lain akan bergabung dengan kami dalam menemukan lebih banyak lagi aplikasi."
