Geen gedoe met lijm of plakband: je kunt materialen ook aan elkaar plakken met de kracht van elektriciteit, tonen Amerikaanse onderzoekers aan. Met een klein elektrisch stroompje bevestigen ze zachte materialen zoals een stukje kip of tomaat stevig aan een hard plaatje.
Plaats een blokje hydrogel of een stukje vlees, knoflook, ui, appel, banaan, aardappel of tomaat tussen twee stevige elektroden van grafiet of metaal. Laat er vervolgens met een spanning van 5 volt een paar minuten een klein elektrisch stroompje doorheen lopen en voilà: je hydrogel of etenswaar zit muurvast aan de elektrode. En het blijft zitten, ook als er geen stroom meer doorheen loopt. Om het weer los te krijgen laat je er gewoon een elektrische stroom doorheen lopen in de omgekeerde richting.
Deze wetenschappelijke goocheltruc met etenswaren demonstreerde een onderzoeksgroep van de Universiteit van Maryland in de Verenigde Staten met een publicatie in het vakblad ACS Central Science. De plaktechniek die ze gebruiken heet elektroadhesie. Vorig jaar liet dezelfde groep al zien dat ze met elektroadhesie zachte hydrogelballetjes aan elkaar konden laten plakken door er met een spanning van 10 volt een stroompje doorheen te laten lopen. Op die manier konden ze structuren bouwen van deze balletjes.
‘Einstein liep als theoreticus vast op de nieuwe bevindingen’
Toen de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes iets geks ontdekte over supergeleiding, was dit onder veel fysici het gesprek van de dag. Maa ...
Positief plakken
Een elektrisch stroompje kan twee materialen aan elkaar laten plakken doordat de atomen en moleculen in de materialen zich zo rangschikken dat het ene oppervlak positief geladen wordt en andere oppervlak negatief. Daardoor trekken de twee oppervlakken elkaar aan, en kleven ze elektrisch aan elkaar vast. Die ladingsverdeling blijft ook in stand als er geen stroom meer doorheen loopt.
Dit rangschikken van de lading werkt niet in alle materialen hetzelfde. Zo bleef er niets plakken aan titanium plaatjes, die relatief slecht geleiden voor een metaal. En fruit dat veel meer suiker bevat dan zouten, zoals druiven, plakte ook minder goed vast. Volgens de onderzoekers komt dit doordat je een hard materiaal nodig hebt dat goed elektriciteit geleidt en een zacht materiaal dat zouten bevat. Opgelost in het zachte materiaal bewegen de zouten namelijk als losse positief en negatief geladen deeltjes.
Elektroden van grafiet of een goed geleidend metaal deden het juist uitstekend. Als je daar een stukje hydrogel, kippenvlees of tomaat aan vastplakte met behulp van een elektrisch stroompje, dan zat het stevig vast. De hydrogel zat soms zelfs zo stevig dat, toen een onderzoeker het los probeerde te trekken, de gel eerder scheurde dan dat het losliet van de elektrode.
Toch kun je de twee materialen ook weer gemakkelijk losmaken, door er in de tegengestelde richting een elektrisch stroompje doorheen te laten lopen.
Zachte robots
Maar je hoeft je tube lijm en rol plakband voorlopig nog niet weg te doen. Deze elektro-lijm heeft vooral niche-toepassingen, bijvoorbeeld in de zachte robotica. Net als bij mensen en andere gewervelde dieren kan het nuttig zijn om zachte materialen (zoals huid- en spierweefsel of hydrogels) te combineren met stevigere harde materialen (zoals bot of metalen scharnieren). De harde materialen bieden stevigheid en structuur en de zachte materialen flexibiliteit en zachtheid, bijvoorbeeld bij het vastpakken van kwetsbare objecten.
Naast zachte robots is een mogelijke toepassing ook gelegen in biomedische toepassingen, waar lijm niet gewenst is. En om de verschillende harde en zachte onderdelen van batterijen aan elkaar te plakken.
