Как бумажные снежинки помогли сделать клейкую ленту в 60 раз прочнее и при этом съемной
Киригами, древнее японское искусство вырезания бумаги, было адаптировано исследователями из Технологического института Вирджинии, чтобы сделать клейкую ленту намного прочнее, но при этом ее легче удалить, чем современные супер скотчи.
От быстрой фиксации предметов домашнего обихода до обеспечения надежной пломбы на упаковке для отправки по почте полезно иметь ленту с прочным соединением, но удалить ее можно только разрезав, как в случае с картонными коробками, или соскоблив, и можно быть уверенным, что ее кусочки останутся на поверхности.
Университетской группе профессора Майкла Бартлетта удалось значительно увеличить адгезионную связь, то есть прилипающее свойство, а также сделать вещество легко удаляемым.
«Это, казалось бы, парадоксальное сочетание свойств может кардинально изменить применение роботизированного захвата, носимых устройств для мониторинга здоровья и производства для сборки и переработки», — пояснил профессор Бартлетт.
Легко удаляемая малярная лента была впервые разработана в 1920-х годах, чтобы удовлетворить потребности автомаляров, которым нужны были лучшие варианты для двухцветной окраски автомобилей. С тех пор фабрики выпустили невидимую ленту для упаковки подарков, изоляционную ленту для покрытия проводов и клейкую ленту для большего количества разных применений.
«Обычно, когда ленты отрываются, они разделяются по прямой линии по всей длине полосы до тех пор, пока лента не будет удалена полностью. Прочные клеи труднее отслаиваются, в то время как многоразовые клеи способствуют отделению, ограничивающему прочность».
Бартлетт пытался контролировать «путь разделения», вдохновленный киригами, в котором используется складывание и разрезание для преобразования плоского листа бумаги, метод, который дети используют при создании бумажных снежинок.
Они сделали серию U-образных надрезов на клейкой основе и обнаружили, что эти надрезы усиливают сцепление ленты в 60 раз.
«Спроектированный разрез может привести к тому, что путь разделения клея в определенных местах пойдет назад, что мы называем обратным распространением трещин, что делает клей очень прочным. Но при отслаивании в противоположном направлении он всегда идет вперед, что облегчает его удаление».
Это довольно необычное поведение, но очень полезное для того, чтобы делать прочные, но легко отделяемые ленты.
Команда также сообщила с опубликованным исследованием в Nature Materials, что тип ленты не имеет значения. Киригами увеличил сцепление всех протестированных лент, от упаковочных до медицинских. Во всех случаях клеевые соединения становятся намного прочнее.
«Что действительно важно, так это форма и размер разреза, - утверждают инженеры. - Нам не нужно полагаться на конкретный клейкий материал, но поскольку надрезы сделаны с характерным размером, который определяется физическими свойствами клея, мы обнаружили, что это увеличивает адгезию в каждой системе, которую мы пробовали».
«Мы также используем подход к быстрому цифровому производству, поэтому мы можем быстро создавать клеи с широкими возможностями настройки и регулируемой прочностью, - сказал Бартлетт. - Это очень интересно для разработки клеев будущего».
ORIENT news
