Un nuovo materiale adesivo innovativo al massimo livello di robustezza

OAK Ridge

Intervenendo in modo accurato sulla struttura chimica di una plastica d’uso domestico comune, gli scienziati sono riusciti a trasformarla in modo innovativo in un adesivo riutilizzabile dotato di proprietà molto promettenti. Una piccola parte della sostanza può essere utilizzata per tener sollevate circa 300 lb
(136 kg) e i ricercatori hanno dichiarato che si tratta di uno dei materiali più tenaci che la scienza abbia scoperto. Il nuovo adesivo molto tenace è il risultato del lavoro sperimentale compiuto dagli scienziati del Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory (ORNL), che hanno utilizzato il polistirene-b-poli(etilene-co-butilene)-b-polistirene, o SEBS nella prima fase del lavoro.
Tutto questo è stato ottenuto grazie a un processo noto come reticolazione dinamica che permette di legare a ponte materiali notoriamente incompatibili fra loro.
I ricercatori hanno adottato la tecnica di accoppiamento delle nanoparticelle di silice e del polimero con l’aiuto di composti denominati esteri boronici da cui è derivato un materiale composito reticolato a cui hanno dato l’acronimo SiNP. Gli esteri boronici sono la chiave del riutilizzo degli adesivi in quanto permettono di creare legami reticolati che possono formarsi e rompersi ripetutamente.
“Un ritrovato fondamentale è consistito nel fatto che gli esteri boronici su SEBS possono riformulare i legami con i gruppi idrossilici – ossigeno e idrogeno – su SiNP per adattare le proprietà richieste da operazioni critiche”, ha affermato Md Anisur Rahman, “Abbiamo scoperto anche la formazione di legami esteri boronici reversibili simili con una varietà di superfici contenenti i gruppi idrossilici”.
Questi legami reticolati scorrono all’interno del nuovo materiale, permettendogli di aderire alle superfici abbastanza tenacemente da permettere che un centimetro quadrato di materiale sostenga circa 300 lb.
I ricercatori hanno inoltre eseguito test della tenacità in cui hanno provato a staccare i materiali con la forza e hanno registrato una prestazione del materiale di massimo livello, tale da superare tutti gli adesivi disponibili in commercio, esaminati nell’attività di ricerca.
“Adesivi robusti e tenaci sono difficili da sviluppare perché richiedono di incorporare le proprietà di durezza e consistenza molle, che non sono tipicamente compatibili,”, ha commentato il ricercatore ORNL e l’autore corrispondente Tomonori Saito. “La sfida è consistita nell’aggiungere la tenacità ottenuta nei materiali flessibili senza sacrificarne la tenacità. Il nostro approccio si basa sull’uso di legami chimici dinamici per sviluppare un nuovo adesivo dotato di proprietà considerevoli, non presenti nei materiali attuali”. L’adesivo può essere riciclato e mantiene le sue prestazioni a temperature che possono raggiungere i 400 °F (204 °C), rendendolo idoneo ad applicazioni ad alta temperatura. I ricercatori ritengono siano possibili applicazioni nei settori aerospaziale, automotive e delle costruzioni e si stanno adoperando per commercializzare e migliorare la tecnologia.
“Esistono vantaggi per l’industria e per l’ambiente nel risparmio di risorse e nella riduzione dei materiali di scarto”, ha aggiunto Saito. “Nella progettazione, questo adesivo consente di eseguire riparazioni oppure di correggere gli errori sui costi e può essere riprocessato per nuove aree di utilizzo in applicazioni molto critiche”.

SCARICA ARTICOLO IN PDF