Wissen-News Strom als Klebstoff zwischen harten und weichen Materialien
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13. März 2024, 14:48 Uhr
Schon eine geringe Stromspannung kann genügen, um harte und weiche Materialien aneinander "kleben" zu lasen. Wenn man die Richtung des Stromflusses umkehrt, lösen sich die Materialien wieder.
Kann man harte und weiche Materialien ohne Klebeband, Klebstoff oder Epoxidharz miteinander verbinden? Eine neue Studie aus den USA zeigt, dass Strom schon bei kleiner Spannung chemische Bindungen bilden kann, die die Objekte sicher aneinander haften lassen, durch sogenannte Elektroadhäsion. Durch Umkehrung der Elektronenflussrichtung lassen sich die beiden Materialien anschließend leicht wieder trennen.
Die Forschungsgruppe testete das zunächst mit Graphit und einem Acrylamidgel. Eine kleine Spannung (5 Volt) wurde einige Minuten lang angelegt, was dazu führte, dass das Gel dauerhaft an der positiv geladenen Elektrode haftete. Die entstandene chemische Bindung war so stark, dass, als einer der Forscher versuchte, die beiden Stücke auseinanderzureißen, das Gel riss, bevor es sich von der Elektrode löste. Bemerkenswert war aber, dass sich Graphit und Gel leicht trennten, als die Stromrichtung umgekehrt wurde.
Ähnliche Tests wurden mit einer Vielzahl von Materialien durchgeführt – Metalle, verschiedene Gelzusammensetzungen, Tiergewebe, Obst und Gemüse. Die Forscher fanden heraus, dass das harte Material Elektronen leiten können und das weiche Material Salzionen enthalten muss. Sie vermuten, dass die Adhäsion aus chemischen Bindungen entsteht, die sich nach einem Elektronenaustausch zwischen den Oberflächen bilden. Dies könnte erklären, warum einige Metalle, die ihre Elektronen stark "festhalten" (zum Beispiel Titan) und einige Früchte, die mehr Zucker als Salze enthalten (zum Beispiel Trauben) in einigen Situationen nicht haften blieben.
Ein abschließendes Experiment zeigte, dass Elektroadhäsion auch unter Wasser möglich ist, was eine noch breitere Palette möglicher Anwendungen aufzeigt. Die Forschungsgruppe ist der Ansicht, dass die Erkenntnisse dabei helfen könnten, neue Batterien zu schaffen, biohybride Robotik zu ermöglichen, biomedizinische Implantate zu verbessern und vieles mehr.
Links / Studien
Die Studie "Reversibly Sticking Metals and Graphite to Hydrogels and Tissues" wurde bei "ACS Central Science" veröffentlicht.
(rr)
