Ett koreanskt forskarlag knutet till UNIST har presenterat en ny typ av undervattenslim som är segare än de naturliga biologiska lim som musslor normalt använder för att fästa vid stenar, fartyg och större havsdjur. Detta har väckt stor uppmärksamhet som en teknik för att överträffa gränserna för konventionella kemikaliebaserade lim som tappar vidhäftning när de utsätts för fukt eller när de återanvänds.

Forskningen leddes av professor Hoon-Eui Jeong vid School of Mechanical Aerospace and Nuclear Engineering och hans forskargrupp vid UNIST. Resultaten av denna studie har valts ut som framsidan av decembernumret 2017 av ACS makrobokstäver .

Stabil vidhäftning mellan ytor under våta förhållanden har många praktiska tillämpningar, särskilt inom bioteknik och medicinska områden, där de flesta ytor är blöta. Dock, begränsningar i komplicerad ytbehandling och dyra protokoll begränsar den omfattande användningen av dessa naturliga proteinlim. Vidare, limmen är vanligtvis permanent, och har därför begränsningar för applicering som ett reversibelt och återanvändbart lim.

Professor Jeong löste sådana problem med enbart de enkla hydrogelmikrostrukturerna. I studien, forskargruppen presenterade en våtrespons, form-omkonfigurerbar, och flexibelt hydrogellim som uppvisar stark vidhäftning under våta miljöer baserat på reversibel sammanlåsning mellan omkonfigurerbara mikrokrokar.

Mikrokrokarna på limmet var designade för att uppvisa en unik strukturell konfiguration med utskjutande huvuden. Vidhäftningen mellan de sammankopplade mikrokrokarna förbättras avsevärt under våta förhållanden på grund av den hydratiseringsutlösta formomkonfigurationen av hydrogelmikrostrukturerna. Vidare, denna vattenkänsliga formförändring är reversibel, och mikrostrukturen kan återställa sin ursprungliga form och storlek efter vattenavlägsnande genom torkning.

"Dessa lim har formen av tunna flexibla filmer med bioinspirerade, svampformade mikropelare jämnt spridda på mikrostrukturens yta, säger Hyun-Ha Park på doktorsprogrammet för maskinteknik, studiens första författare. "När de sammankopplade arrayerna utsätts för vatten, en anmärkningsvärd volymexpansion av en motsvarande formomvandling av hydrogelmikrokrokarna inträffade genom svällningen av hydrogelen, vilket resulterar i avsevärt ökad våtvidhäftning både i skjuvnings- och normalriktningen."

Forskargruppen konstaterar, "I motsats till andra våtbindningssystem, den nuvarande förreglingsmekanismen involverar inte någon komplicerad ytbehandling eller kemiska delar, vilket möjliggör en enkel men effektiv väg till stark och reversibel våtvidhäftning på ett kostnadseffektivt sätt."

"Ytan på de konventionella kemiska limmen mjuknar eller löses upp när de utsätts för fukt eller vatten, vilket kan leda till en signifikant minskning av vidhäftningsstyrkan eller förlust av vidhäftning över tid, " säger professor Jeong. "I motsats till andra våtbindningssystem, den nuvarande förreglingsmekanismen involverar inte någon komplicerad ytbehandling eller kemiska delar, vilket möjliggör en enkel men effektiv väg till stark och reversibel våtvidhäftning på ett kostnadseffektivt sätt."

"Detta våtkänsliga och reversibla hydrogelsammankopplingslim kan fungera som ett robust och mångsidigt våtlim för ett brett spektrum av applikationer som kräver stabil och stark vidhäftning under olika våta förhållanden, ", tillägger professor Jeong.