Los adhesivos también funcionan bajo el agua y son insensibles al oxígeno atmosférico
Los modernos dispositivos microelectrónicos integrados suelen ser difíciles de reparar y reciclar. Los adhesivos despegables desempeñan un papel fundamental en la transición hacia una economía circular con recursos sostenibles, menos residuos y estrategias inteligentes de reparación y reciclaje.
Un equipo de investigadores ha presentado un método para fabricar adhesivos que se pueden desactivar "a voluntad".
Su inspiración surgió de los maestros de la adhesión submarina: los mejillones. Ya se habían desarrollado adhesivos inspirados en ellos. Estas nuevas versiones se basan en la poliadición de tiol-catecol, que forma polímeros con conectividades adhesivas tiol-catecol (TCC, anillos aromáticos de seis miembros sustituidos con tiol con dos grupos OH vecinos que son responsables de las fuertes propiedades adhesivas).
El truco es que cuando los grupos catecol de los polímeros adhesivos se oxidan a quinonas (anillos de seis miembros con dos átomos de oxígeno unidos por dobles enlaces), la fuerza de adhesión disminuye drásticamente.
Cambiar la estructura básica de los monómeros permite controlar las propiedades de los polímeros.
Kannan Balasubramanian, Hans Börner y su equipo de la Universidad Humboldt de Berlín, el Instituto Leibniz de Ciencias Analíticas (ISAS, Berlín, Alemania), la Universidad Nacional de General San Martín (Buenos Aires, Argentina), el Instituto Fraunhofer de Investigación Aplicada de Polímeros (Potsdam-Golm, Alemania) y la empresa Henkel (Düsseldorf, Alemania) han producido ahora dos tipos diferentes de adhesivos TCC con fuerte adhesión y resistencia al corte.
Imagen derecha: Vías de síntesis idealizadas para TCC-PSA. a) Adición de Michael de tiol-quinona para formar TCC. b) Síntesis de TCC-polímero mediante la reacción de un poliéster estrella de tiol con BQA o BY*Q (+AcDAQ) incluyendo extinción con etanotiol de las quinonas terminales. Crédito: Angewandte Chemie
Se compararon los precursores de biscatecol peptídicos de base biológica de DiDOPA, que también se encuentran en los mejillones, con su análogo de origen fósil. Ambos adhesivos también funcionan bajo el agua y son insensibles al oxígeno atmosférico y a los agentes oxidantes débiles.
Sin embargo, pierden su adherencia a través de la oxidación con peryodato de sodio (NaIO4), fuertemente oxidante, de modo que los residuos de adhesivo se pueden despegar o limpiar fácilmente del sustrato en una sola pieza.
Mientras que la oxidación del adhesivo fósil inactiva los catecoles, pero al mismo tiempo hace que el adhesivo sea más hidrófobo, el tipo de base biológica muestra la desactivación sin volverse dramáticamente más hidrófobo debido a una variedad de otras funcionalidades peptídicas.
"La multifuncionalidad es típica de los biomateriales, en los que a menudo solo se desactivan las funcionalidades clave y no se modifica mucho más en el material. Esta circunstancia permite un mecanismo de desadhesión drásticamente más eficiente, que reduce la fuerza adhesiva del tipo de base biológica en un 99%", explica Börner.
La razón de la menor desactivación (60%) del adhesivo de base fósil radica en la composición, ya que los polímeros hidrófobos también son muy buenos adhesivos.
A largo plazo, el consorcio está trabajando en sustituir la oxidación química por la oxidación electroquímica directa, lo que podría ser interesante para la reparación de teléfonos móviles, por ejemplo.
Los hallazgos se han publicado en la revista Angewandte Chemie: Redox-Triggered Debonding of Mussel-Inspired Pressure Sensitive Adhesives: Improving Efficiency Through Functional Design
