Niet lang na Dr. Ali Dhinojwala, voorzitter van de afdeling Polymer Science van de Universiteit van Akron, ontschild het geheim (prima, plakkerige haren) achter de opmerkelijke hechting van gekkopoten, hij en collega-onderzoekers bedachten een synthetische replica:koolstofnanobuisjes. Nutsvoorzieningen, vijf jaar na die eerste ontdekking, de basis van het succes van deze nanobuisjes is gepubliceerd in de 12 oktober, 2010, uitgave van de American Chemical Society's Nano-letters .

Hoewel het verhaal van nanobuisjes er een is van succes, niet alle koolstofnanobuisjes zijn gelijk, evenmin is de individuele hechting van elke streng, volgens Dhinojwala. Hoewel Dhinojwala en UA-studente polymeerwetenschap Liehui Ge hebben vastgesteld dat deze koolstofharen met een diameter van 8 nanometer - elk 2, 000 keer kleiner dan de diameter van een mensenhaar - hecht krachtig aan glas en soortgelijke substraten, ze gingen verder met hun onderzoek om erachter te komen waarom sommige strengen een stevigere grip hebben dan andere.

Grip krijgen op hechting

Bevindingen van de UA-wetenschappers, in samenwerking met Lijie Ci en Anubha Goyal, onderzoekers bij de afdeling Werktuigbouwkunde en Materiaalwetenschappen aan de Rice University; Rachel Shi, UA Research Experience for Undergraduates (REU) stagiair; en L. Mahadevan, hoogleraar toegepaste wiskunde en hoogleraar organische en evolutionaire biologie aan de Harvard University, onthullen dat hoe zachter de nanobuis, hoe groter de hechting.

Door een combinatie van mechanica te gebruiken, elektrische weerstand en scanning elektronenmicroscopie (SEM) om het contact tussen haren van een groot aantal verticaal uitgelijnde koolstofnanobuisjes met glas- of siliciumsubstraten te bestuderen, de onderzoekers ontdekten dat zachte nanobuisjes klemmen en krommen wanneer er druk wordt uitgeoefend, bijdragen aan hun kleefkracht.

“We kwamen erachter dat de diameter van de buizen een belangrijke parameter is voor hechting, omdat we de hechting en buigstijfheid van de buizen in evenwicht moeten houden, ' zegt Ge. “Ook, als u een hoge druk uitoefent, de buizen buigen en knikken en maken een groter contactoppervlak met het oppervlak, dat is de reden voor een hogere hechting.”

De droge lijm, in tegenstelling tot vloeibare lijm tegenhangers, belooft succesvol gebruik in extreme atmosferische en temperatuuromstandigheden en in andere toepassingen die uitdagingen met zich meebrengen.

"De op koolstof nanobuisjes gebaseerde gekko-lijmen zullen mogelijkheden bieden om deze materialen op robots te gebruiken, om verticale muren te beklimmen, en kan daadwerkelijk in de ruimte worden gebruikt (vacuümconditie) omdat deze materialen kleven zonder enige vloeibare lijm, ', zegt Dhinojwala.