Een stukje fruit of vlees ergens op vastlijmen? Laat er een paar minuten stroom door lopen! Dan zit het muurvast, ontdekten onderzoekers.

Zoals menig knutselaar of klusser weet, bestaan er ongelofelijk veel soorten lijm en kit, denk aan plasticlijm, houtlijm, rubberlijm, secondelijm, tegellijm. Je kan het zo gek niet bedenken of het bestaat. Maar een zacht materiaal op een hard oppervlak vastplakken is vaak andere koek. Wetenschappers van de University of Maryland kwamen erachter dat het wel lukt met behulp van elektriciteit, zo laten ze weten in ACS Central Science.

Lees ook:

• Medische lijm ontwikkeld dankzij zeepokken
• Deze ‘lijm’ dicht wonden snel
• Chirurgische lijm sluit wond in 1 minuut

Weefsel plakken

Vorig jaar baarde hetzelfde team, onder leiding van Srinivasa Raghavan, al opzien door zachte bolletjes met natuurlijke polymeren aan elkaar te laten plakken zonder lijm. Eerst lieten ze er een stroompje van 10 volt doorheen lopen voor 10 seconden, waarna ze met de bolletjes kubussen bouwden. Zie het filmpje hieronder.

Met deze studie demonstreerden de onderzoekers dat het mogelijk is ge-3D-printe laagjes biologisch weefsel aan elkaar te ‘lijmen’ met behulp van elektriciteit. Dit fenomeen heet elektroadhesie. In het nieuwste onderzoek laten Raghavan en collega’s zien dat elektroadhesie ook werkt bij een zacht en een hard materiaal.

Ongelofelijk sterk

De wetenschappers legden een gel van acrylamide (een stofje dat onder andere voorkomt in friet, ontbijtkoek en koffie) op een plaat van grafiet. Vervolgens lieten ze er een paar minuten een elektrische stroom doorheen lopen met een voltage van 5 volt. Hierbij werd het grafiet positief geladen en de gel negatief.

Die tegengestelde ladingen creëerden een ongelofelijk sterke binding tussen de twee materialen. Zo sterk, dat het onmogelijk was de gel los te krijgen van het grafiet. Zelfs niet toen een van de onderzoekers er met al zijn kracht aan rukte; in plaats daarvan trok hij de gel zelf kapot.

Zoutatomen nodig

Hoe krijg je de twee objecten dan van elkaar? Door er simpelweg weer een elektronenstroom op te zetten, maar dan de andere kant op. Op die manier worden de positieve en negatieve ladingen weer opgegeven en kun je de twee objecten zonder problemen los halen.

Het team testte het elektroadhesie-effect met verschillende zachte en harde materialen. Kipfilet en tomaat (zie boven) deden het erg goed. Dat kwam volgens Raghavan en collega’s doordat ze genoeg geladen zoutatomen bevatten. Die zoutatomen zijn nodig voor de elektronenuitwisseling die plaatsvindt tijdens het ‘lijmproces’.

Metalen als titanium, ijzer en nikkel plakten dan weer niet goed aan een zacht materiaal; zij hielden hun elektronen te veel bij zichzelf. Ook bepaalde vruchten, zoals de sinaasappel, wilden niet aan elektroadhesie doen; de grote hoeveelheid suiker belemmert de elektronenstroom.

Biohybride robots

Je kunt dus niet elk zacht materiaal aan een hard oppervlak ‘lijmen’ met behulp van elektriciteit. Maar de ontdekking biedt wel degelijk perspectief. De onderzoekers denken dat elektroadhesie kan worden ingezet bij de ontwikkeling van nieuwe soorten batterijen, biohybride robots en biomedische implantaten.

Bronnen: ACS Central Science, American Chemical Society via EurekAlert!

Beeld: Adapted from ACS Central Science 2024, DOI:10.1021/acscentsci.3c01593

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!