Представьте, что имплантат из твердого металла можно прикрепить к мягкой биологической ткани без использования клея, а затем легко удалить, когда он больше не нужен. Эта и другие замечательные вещи вскоре станут возможными благодаря новому пониманию электроадгезии.
Проще говоря, электроадгезия — это явление, при котором два объекта электростатически или химически связываются друг с другом после прохождения через них обоих электрического тока. Они остаются связанными даже после отключения тока, но аккуратно разделяются при воздействии тока противоположной полярности.
В последние годы мы видели, как электроадгезия используется во всем, от роботов, лазающих по стенам, до мягких роботизированные захваты. И хотя некоторые из этих приложений связаны с соединением твердых материалов с податливымииз них, немногие из них, если вообще когда-либо, использовали соединение неизмененных твердых материалов с действительно «мягкими и приятными». Фактически, электроадгезия чаще всего используется для соединения мягкого с мягким и твердого с твердым.
Именно здесь и появляется новое исследование.
Под руководством профессора Шриниваса Рагхавану, команде из Университета Мэриленда, удалось с помощью электроклея соединить твердые материалы, такие как олово, свинец и графит, с очень мягкими материалами, такими как кусочки фруктов, овощей и сырое куриное мясо.
В одном случае, после того как к цилиндру с акриламидным гелем и пластине графита в течение примерно трех минут был приложен ток напряжением 5 В, они стали настолько прочно связаны, что гель порвался, а не разделился, когда кто-то попытался их разъединить. Однако когда полярность тока изменилась, два материала легко и неразрушающе разделились.
Этот процесс можно использовать даже для соединения и разделения подводных объектов. Однако не любая комбинация веществ работает.
Было обнаружено, что твердый материал должен быть способен проводить ионы, а мягкий материал должен содержать ионы соли. Ученые полагают, что химическая связь образуется, когда два материала обмениваются ионами. Эта гипотеза подтверждается тем фактом, что металлы с низкой электропроводностью (например, титан) не работают, а также мягкие материалы с небольшим содержанием соли, такие как виноград. .
Есть надежда, что как только этот процесс будет лучше понят и развит, его можно будет использовать не только в имплантатах, но и в таких приложениях, как биогибридные роботы и более эффективные батареи.
>Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале ACS Central Science.
