Desarrollan adhesivo supramolecular, reciclable con rango de temperatura utilizable de 400 grados centígrados

Investigadores han desarrollado un adhesivo supramolecular que es reciclable y tiene excelentes propiedades de pegado en una amplia gama de temperaturas, desde nitrógeno líquido (-196 °C ) hasta temperaturas de horno (200 °C ).

El adhesivo obtuvo su eficacia gracias a un entrelazado 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 cambio, forman un autoensamblaje muy unido durante el curado, como piezas de un rompecabezas que encajan entre sí.

Los investigadores están interesados ​​en tales sistemas supramoleculares porque ofrecen sostenibilidad y personalización y, en principio, los materiales de partida individuales pueden recuperarse nuevamente y su comportamiento químico puede adaptarse.

Sin embargo, hasta la fecha, el desempeño de tales pegamentos ha sido decente en el mejor de los casos, sin mencionar que depende en gran medida de las condiciones ambientales.

El nuevo pegamento supramolecular, desarrollado por un equipo de investigación encabezado por Kai Liu de la Universidad de Tsinghua, Beijing, China, consta de dos componentes, uno de los cuales es una pequeña proteína que se sintetiza en bacterias modificadas para tal fin.

El otro componente es un éter de corona, una molécula en forma de anillo que puede envolverse cómodamente alrededor de otra molécula, como una corona sobre la cabeza de una reina.

Los investigadores observaron esta estrecha interacción entre las moléculas en su sistema adhesivo.

Al agregar juntos el éter corona y la proteína y calentar la solución para el curado, el éter corona se ancló a la superficie de la proteína.

El equipo notó que la proteína y el éter corona estaban tan estrechamente unidos entre sí por sus cargas opuestas y otras interacciones moleculares que formaron una nueva estructura entrelazada, que “soldó” las proteínas entre sí.

El resultado fue un efecto adhesivo extraordinariamente fuerte.

Las placas pegadas resistieron altas fuerzas de cizallamiento a temperatura ambiente, en nitrógeno líquido y a 200 °C.

El adhesivo funcionó para diferentes materiales y también bajo el agua.

Rara vez se logra un espectro tan amplio de condiciones de trabajo, incluso con adhesivos especializados, y ciertamente es una novedad para los adhesivos supramoleculares.

De manera prometedora, los componentes entrelazados podrían romperse y reciclarse nuevamente, y el adhesivo reutilizado prácticamente no perdió nada de su poder.

Los investigadores creen que una de las razones de este efecto adhesivo excepcional, particularmente a bajas temperaturas, es el resultado de las interacciones supramoleculares específicas en juego.

En particular, el fuerte entrelazamiento de los componentes expulsó el agua de la proteína.

Esto significó que no se pudieron formar cristales de hielo cuando se congelaron, como en el anticongelante, 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 sujetas a condiciones muy fluctuantes durante su uso; por ejemplo, los amplios rangos de temperatura a los que están expuestas las naves espaciales.

Fuente: Wiley