Lem super kuat ini bisa dilepas dengan menambahkan air
Para seniman atau ahli dekorasi suka menggabungkan item yang tidak biasa untuk membuat hal-hal baru. Untuk melakukannya, mereka membutuhkan perekat yang sangat kuat, pengikat dan lem untuk menyatukannya. Tetapi kadang-kadang mereka ingin dapat mengambil barang-barang itu lagi. Itu menjadi masalah, karena perekat reversibel biasanya tidak terlalu kuat. Benda lengket bisa menjadi sangat kuat dan permanenseperti superglue. Atau bisa jadi tidak terlalu lengket tetapi mudah dilepas. Namun, sekarang, para peneliti telah menciptakan perekat yang dapat digunakan kembali dan sangat kuat.
Shu Yang bekerja di University of Pennsylvania di Philadelphia. Timnya menggambarkan superglue baru mereka pada 9 Juli di Prosiding National Academy of Sciences.
Sebagai ilmuwan bahan, Yang menggunakan fisika, kimia, dan teknik untuk membuat jenis barang baru. Dalam karyanya, Yang sering menemukan inspirasi untuk bahan baru berdasarkan pada struktur yang ada di alam.
Selama bertahun-tahun, ia telah bekerja untuk membuat perekat yang tidak hanya tahan tetapi juga dapat dilepas dan digunakan kembali. Pekerjaan sebelumnya meniru rambut-rambut kecil di kaki tokek. Meskipun bahan itu lepas dengan mudah, itu tidak memiliki pegangan yang kuat. Jadi para ilmuwan di lab Yang terus mencari sesuatu yang lebih baik.
Ketika Wu kembali, hidrogelnya mengeras dan benar-benar tidak bisa ditarik. Dia menarik, mencungkil, dan mengikis, tetapi tidak ada yang memisahkan gel dari kaca slide. Lalu dia menambahkan air dan itu langsung bisa.
Temuan itu membuat Yang dan timnya penasaran. Mengapa gel kering ini begitu sulit untuk dihilangkan? Mereka juga bertanya-tanya apakah sesuatu di alam mungkin juga berfungsi seperti itu. Dan tak lama kemudian mereka menemukan bahwa siput membuat lengket yang sama.
Selama hari panas, siput berisiko mengering. Untuk mencegah hal ini, siput menemukan tempat yang bagus di dekat tanah dengan banyak kelembaban. Di sana, ia memompa banyak lendir melalui lubang di cangkangnya.
Lendir merembes ke tanah, mengisi celah apa pun. Saat mengering, lendir mengeras. Ini menciptakan struktur yang protektif dan juga perekat. Disebut epiphragm (EP-ih-fram), ia menyegel siput yang lembab di dalam cangkangnya, melindunginya dari pemangsa yang siap mengunyahnya jika mereka bisa sampai ke daging di dalamnya. Ketika suhu turun di malam hari dan kelembaban meningkat, lendir mengendur. Sekarang bebas bergerak, siput terus berjalan.
Situasi yang sulit
Yang dan timnya menjangkau Anand Jagota. Dia adalah seorang bioengineer di Lehigh University di Bethlehem, Penn. Jagota berspesialisasi dalam bahan lembut dan sifat perekatnya. Bersama-sama, para peneliti mempelajari hidrogel dan menemukan bahwa itu bekerja dengan cara yang sama seperti lendir siput. Ketika gel itu basah, ia mengalir ke setiap sudut dan celah kecil, seperti lendir siput. Saat kering, bahannya menjadi keras dan seperti kaca. Sekarang hampir mustahil untuk berhasil.
Kuncinya, Yang mengatakan, adalah gel sangat lembut saat basah. Ini sangat mirip bola pipih licin yang menempel di dinding, katanya. Hampir setiap permukaan memiliki ketidaksempurnaan kecil, dia mengamati. Jadi hanya dengan sedikit tekanan, gel bisa masuk ke semua pori-pori kecil dan ruang-ruang di permukaan yang menempel.
Untuk sebagian besar perekat, kekasaran permukaan itu merupakan masalah. Ini mengurangi jumlah kontak antara perekat dan permukaan, katanya. Itu membuat perekatnya tidak lengket. Tapi hidrogel mengisi celah-celah kecil itu, membentuk hubungan yang erat.
Terlebih lagi, gel tidak menyusut sebanyak mengering. Jadi itu tidak menarik diri dari tambalan kasar itu. Sebaliknya, ia memegang bentuknya karena berubah seperti kaca. Faktanya, itulah kunci mengapa ia menempel dengan sangat baik – itu terkunci pada rongga kecil. “Kami tidak bisa memisahkan gel dari substrat,” kata Yang. Tidak peduli alat apa yang mereka coba.
Gantungan Yang Kuat
Perekat yang kuat sangat penting untuk membuat sesuatu, misalnya membuat mobil atau pesawat terbang. Jadi tim ingin mengetahui seberapa kuat perekat baru mereka.
Untuk mengetahuinya, mereka membuat gel di satu sisi selembar silikon. Mereka memotong silikon yang dilapisi gel ke dalam chip kecil yang tidak lebih besar dari perangko. Kemudian, mereka menempelkan sepotong ke setiap sisi selembar logam keras. Mereka menempel kotak silikon telanjang ke ujung masing-masing dua pita Kevlar. (Kevlar adalah bahan keras yang digunakan untuk membuat rompi anti peluru. Itu tidak akan berantakan selama pengujian.)
Akhirnya, tim menambahkan air ke hidrogel dan menekan wafer silikon pita ke kedua sisi strip logam yang dilapisi gel. Saat mengering, pita Kevlar melekat erat pada logam.
Tim menggunakan hidrogel untuk menempelkan strip logam ke bagian depan lemari arsip. Mereka kemudian menggantung berat 4 kilogram (8,8 pon) dari pita Kevlar. Itu dipegang dengan kuat. Hanya ketika tim menambahkan air melakukan hidrogel melunak, membiarkan berat jatuh ke tanah.
Hidrogel itu bahkan lebih kuat dari superglue. Kadang-kadang ketika berat ditambahkan, superglue yang digunakan jatuh bebas. Tapi hidrogelnya tetap kuat.
Dalam tes akhir, tim membangun bingkai logam besar dan menempelkan pita berlapis gel dengan pita Kevlar di bagian atas. Mereka menempelkan Kevlar ke harness yang dikenakan oleh seorang siswa di lab. Dia dengan hati-hati mengangkat kakinya dari tanah -dan menunggu. Strip itu dipegang. Hanya dua gel seukuran prangko yang mengangkat seorang lelaki 87 kilogram (192 pon)
Perekat baru itu “Menggunakan mekanisme ikatan reversibel yang digunakan dalam epifhragma siput,” kata Diana Kay Hohl. Dia adalah ilmuwan bahan di Universitas Fribourg di Swiss. Air adalah pilihan yang baik untuk membuat perekat baru tidak beracun, katanya. Tapi air lambat kering. Hidrogel membutuhkan waktu lebih lama untuk mengering daripada banyak lem kuat lainnya, kata Hohl. Dan air tidak akan bekerja di banyak jenis manufaktur, dia menambahkan.
“Akan menarik untuk melihat apakah, pada bahan generasi berikutnya, adhesi dapat disetel oleh pemicu selain air,” katanya. Panas atau cahaya, misalnya, mungkin membuat perekat super lebih cocok untuk industri.