Nieuw onderzoek van de North Carolina State University toont aan dat unieke materialen met duidelijke eigenschappen die lijken op die van gekkopoten - het vermogen om aan vrijwel elk oppervlak te kleven - kunnen worden gecreëerd door vloeistofgedreven chaos te benutten om zachte polymeermicrodeeltjes te produceren met hiërarchische vertakkingen op de micro- en nanoschaal.

De bevindingen, beschreven in het journaal Natuurmaterialen , het potentieel hebben voor vooruitgang in gels, pasta's, voedsel, nonwovens en coatings, onder andere formuleringen.

De zachte dendritische deeltjesmaterialen met unieke hechtende en structuurvormende eigenschappen kunnen worden gemaakt van een verscheidenheid aan polymeren die onder speciale omstandigheden uit oplossingen zijn geprecipiteerd, zegt Orlin Velev, S. Frank en Doris Culberson Distinguished Professor of Chemical and Biomolecular Engineering bij NC State en corresponderende auteur van het artikel.

"We gebruiken 'vloeibare' nanofabricage om de meeste polymeren om te zetten in vertakte deeltjes nadat het polymeer is opgelost en de oplossing snel is gemengd met een andere vloeistof, " zei hij. "Deze snelle vermenging in turbulente stroming creëert vertakte deeltjes die op een hiërarchische manier zijn georganiseerd."

De dunste takken die deze deeltjes omringen, vormen een corona van nanovezels, Velev heeft toegevoegd, die hun plakkerigheid verdeelt door moleculaire aantrekkingskrachten die bekend staan ​​als van der Waals-krachten.

Het nieuwe materiaal is niet alleen uniek in zijn structuur, maar ook in de manier waarop het is gefabriceerd.

"Het gebruik van turbulente stroming is normaal gesproken niet bekend als een manier om georganiseerde structuren te fabriceren, "Zei Velev. "Hier, we gebruiken dit inherent chaotische proces om hiërarchische structuren te creëren."

Het vloeibare proces dat wordt gebruikt om deze materialen te maken, werkt met veel soorten polymeren en is over het algemeen efficiënt en goedkoop. Velev voegde toe dat het fabricageproces gemakkelijk kan worden opgeschaald om grote hoeveelheden van het zachte nanomateriaal te produceren, wat vaak een uitdaging is bij het maken van materialen op micro- en nanoschaal.

Toekomstig onderzoek in het laboratorium van Velev zal trachten de fundamenten achter deze verrassende bevinding in detail te beschrijven. Onderzoek zal ook de verschillende soorten polymeer en biopolymeermaterialen onderzoeken die met behulp van het proces kunnen worden gemaakt, inclusief coatings en platen die water aantrekken of afstoten, bijvoorbeeld, of celsteigers en 3D-printpasta's. NC State heeft een patent aangevraagd op de nieuwe zachte dendritische materialen en het proces om ze te creëren.

"Dit werk is een illustratie van hoe fundamentele en toegepaste wetenschap synergetisch kunnen werken, " zei Simeon Stojanov, een onderzoeksmedewerker en co-auteur van het papier. "We zijn begonnen met fundamentele wetenschappelijke bevindingen en terwijl we ze onderzochten, vonden we veel nieuwe toepassingen zoals superlijmen en coatings, wat op zijn beurt weer nieuwe fundamentele vragen met zich meebracht met betrekking tot hun eigenschappen."