Bisher war es unmöglich, die Hafteigenschaften von Klebstoffen unter Wasser wie auf Knopfdruck ein- und auszuschalten. Einen ersten Erfolg auf diesem Gebiet konnte jetzt ein Wissenschaftler-Team der Michigan Technological University (Michigan Tech) erzielen.
Versuchsaufbau zur elektrischen Stimulation des Klebstoffes
Michigan Technological University
Die Forschergruppe um Dr. Bruce P. Lee, Professor für biomedizinische Technik an der Michigan Tech, arbeitete bereits vorher an intelligenten Klebstoffsystemen. Ihr bisheriger Ansatz: Die Adhäsion sollte mit Hilfe des pH-Werts gesteuert werden. Zuletzt stellte das Forscher-Team die Hypothese auf, dass sich die Eigenschaften eines Klebstoffes auch mit Elektrizität beeinflussen ließen und entwarf einen Testaufbau, um ihre Annahme zu überprüfen.
Für den Versuch wurden eine Titankugel und eine Platindrahtelektrode eingesetzt, um den Klebstoff, der in Gegenwart von Salzwasser mit der Kugel in Kontakt stand, elektrisch zu stimulieren. Beim genutzten Klebstoff handelte es sich um einen von der Natur inspirierten Unterwasser-Smart-Hydrogel-Prototypen, der Brenzcatechin (auch Catechol genannt) beinhaltet.
“Wir haben die Titankugel mit dem Klebstoff in Kontakt gebracht, Strom angelegt und dann die Oberfläche zurückgezogen. Wie bereits angenommen, hat sich der Klebstoff gelöst. Die Kraft, die erforderlich ist, um Titan vom Klebstoff zu lösen wurde dabei über eine auf der Kugel angebrachte Messzelle gemessen. Anschließend haben wir die aufgezeichneten Haftkraftwerte, mit und ohne Anwendung von Elektrizität, miteinander verglichen“, so Dr. Bruce P. Lee. Bei einer Spannung von neun Volt verlor der Klebstoff bereits nach sieben Sekunden seine Haftkraft. Weitere Erkenntnis: Der zunächst weiße Klebstoff färbte sich durch den Strom und die Oxidation rot.
Nutzen für zukünftige Anwendungen
Aktuell erforscht das Team um Dr. Lee, ob sich der Prozess wieder umkehren lässt, also die Adhäsion mit Hilfe von Elektrizität reaktiviert werden könnte. Im Erfolgsfall soll der Klebstoff zukünftig bei wiederholter Verwendung jederzeit mit Hilfe von Elektrizität de- und reaktivierbar sein und der Farbwechsel als ein zusätzlicher Indikator für die Haftkraft dienen. Sollte dies gelingen, könnte der Klebstoff beispielsweise zur Montage von Sensoren unter Wasser genutzt werden. Eine weitere Option wären auch biomedizinische Anwendungen, wie schmerzlos entfernbare Wundverbände.