El equipo de la empresa alemana Kiel ha creado un material adhesivo compuesto e inteligente que puede ser controlado con el uso de la luz, cuya superficie está constituida por microestructuras adhesivas con forma de hongo.
Debido a estas microestructuras, el material puede adherirse a las superficies. Cuando se le aplica luz el material se dobla haciendo que los elementos adhesivos de su superficie, se despeguen del objeto al que están adheridos. De esta forma, el material se suelta sin que sea necesario tocarlo o halarlo.
Inspirados por sistemas de respuesta a los estímulos en la naturaleza, un equipo de investigación de la universidad de Kiel, ha desarrollado un dispositivo artificial de transporte microestructurado y fotocontrolable para adhesivos. Con la aplicación de la luz ultravioleta graduable, la capacidad adhesiva de este dispositivo de transporte bioinspirado se reduce hasta un factor de 2,7 en términos de fuerzas de adhesión, y se recupera rápidamente cuando cesa el estímulo de luz. Este dispositivo fotocontrolable bioinspirado se ha utilizado en un sistema de levantamiento y despliegue, para transportar objetos sólidos planos y tridimensionales.
Los geckos o lagartijas, cuentan con la capacidad de caminar sobre superficies verticales, y de cabeza por debajo de superficies horizontales, esta es la naturaleza que actúa y sobre la cual, están tomados los modelos para aplicar a esta técnica. Esta capacidad es posible gracias a las estructuras jerárquicas que tienen debajo de los dedos del pie. Estas estructuras son las responsables de una adhesión sustancial y, al mismo tiempo, de un rápido desprendimiento por estímulo mecánico, a través de los movimientos de las piernas.
El avance de este dispositivo para controlar el material adhesivo mediante la luz, podría tener grandes aplicaciones en varios campos, como la robótica o la industria.
Gecko o lagartija – Estructura de sus dedos
Estructura y funcionamiento del material adhesivo
Los estímulos mecánicos que existen en la naturaleza, como los movimientos de los músculos, son los que permiten que las patas de los lagartos o geckos, se adhieran y se desprendan de las superficies. El equipo de científicos de Kiel reemplazó estos estímulos por luz, y es por medio de la iluminación que controlan el mecanismo artificial de adhesión.
El empleo de la luz para controlar el sistema adhesivo, se debe principalmente a que la iluminación se puede emplear con un grado alto de precisión, y se puede encender y apagar rápidamente, permitiendo revertir su efecto de forma inmediata.
El equipo de investigación ha desarrollado un material elástico y poroso, constituido por elastómeros cristalinos líquidos reticulados que contienen azobenceno (LCE). Este material gracias a su especial estructura molecular, se curva por efecto de la luz ultravioleta. Durante las pruebas, los científicos notaron que mientras más poroso era el material, más se doblaba al ser iluminado. Por ello decidieron combinar el LCE con un material inspirado en la naturaleza, que contara con excelentes propiedades de adhesión.
El material con buenas propiedades adhesivas que utilizaron, consiste en microestructuras adhesivas en forma de hongo (MSAMSs, por sus siglas en inglés para mushroom-shaped adhesive microstructures), el cual ha sido comparado con otras microestructuras bioinspiradas hechas del mismo material, y ha resultado con mayor nivel de adhesión y además es reversible.
El resultado de este trabajo de investigación es un dispositivo de transporte bioinspirado fotocontrolable microestructurado, denominado (BIPMTD – por su nombre en inglés bioinspired photocontrollable microstructured transport device).
El BIPMTD consta de tres capas:
- En la superficie, las microestructuras adhesivas en forma de hongo (MSAMSs) que sobresalen de una capa adhesiva microestructurada hecha de polidimetilsiloxano (PDMS).
- Una película LCE fotorreactiva porosa debajo y
- Una capa de refuerzo de PDMS que sella la película LCE desde abajo.
Las microestructuras adhesivas y la capa de soporte, hechas de PDMS, están estrechamente interconectadas entre sí a través de la película porosa de LCE entre ellas.
Adicionalmente, ya se ha demostrado que este nuevo material se puede emplear para transportar objetos y que dicha acción se puede controlar de manera precisa y a nivel micro, con el uso de luz.
Por otro lado, este material adhesivo no deja residuos ni rastro en los objetos, por lo que puede resultar muy atractivo para diversos sectores industriales.
