Vật liệu kết dính có nguồn gốc từ tự nhiên

Công nghệ

Thiên nhiên là phòng thí nghiệm ưu việt nhất và chứa đầy rẫy những sinh vật có khả năng tạo ra vật liệu kết dính với các đặc tính cực kỳ ấn tượng.

Text Isabel Überhoff
kẹo bông

Hoàn toàn sinh học

Từ quá trình quang hợp đến lá sen: Thiên nhiên tạo ra những sự lập dị phi thường - Chúng khiến chúng ta kinh ngạc, và đôi khi khiến chúng ta 'xanh mặt' vì ghen tị. Các nhà khoa học đang nghiên cứu phát triển các chất và sản phẩm mô phỏng các kỳ quan thiên nhiên. Và họ đã rất thành công khi phát minh ra bề mặt tự làm sạch với 'Hiệu ứng Lá sen' nổi tiếng. Khi nói đến “vật liệu kết dính có nhiều đặc tính và phục vụ cho mọi mục đích”, thiên nhiên chính là một nguồn tài nguyên nghiên cứu đầy đủ. Nơi nào có sự sống... nơi đó có sức mạnh kết dính.

 

Ví dụ, đường: Là một dạng chất hóa học, một nhóm phụ của cacbohydrate, ở cấp độ tế bào, đường là nguồn dự trữ năng lượng tuyệt vời nhất và rất quan trọng đối với hệ động thực vật. Nhưng đó chưa phải là tất cả: Trong những điều kiện nhất định, đường cũng có thể hoạt động như một vật liệu kết dính hiệu quả. Mỗi đứa trẻ đã từng liếm ngón tay dính của mình sau khi ăn kẹo bông gòn đều biết điều này từ kinh nghiệm của mình. Bởi vì, ví dụ, nếu thông qua độ ẩm, nước và oxy chứa trong các tinh thể đường bị tách rời nhau, thì hydro, với vai trò là chất phản ứng, sẽ muốn tái liên kết và bám vào mọi thứ mà nó tìm thấy.
"Mọi thứ có nguồn gốc từ đường chắc chắn đều là vật liệu kết dính."
Andreas Westphal,

Nhóm phân tích tesa

Hãy theo chân thiên nhiên!

Khi nói đến vật liệu kết dính, vương quốc động thực vật sẽ cung cấp giải pháp tất cả trong một cho mọi mục đích. Siêu dính và có thể loại bỏ? Chất nhờn của ốc sên đã chứng minh rằng điều đó là hoàn toàn có thể. Độ bền kết dính sẽ kéo dài khi ở dưới nước hay trên mặt đất khô? Loài hàu và trai đã ứng dụng thành công đặc tính này trong hàng triệu năm qua. Có thể loại bỏ mà không để lại dấu vết, nhưng vẫn bám dính trên bề mặt nhẵn cũng như bề mặt gồ ghề? Chân tắc kè có thể làm được điều đó trong suốt vòng đời của loài tắc kè. 

Độ bền kết dính tùy chỉnh, có thể loại bỏ và thậm chí là có thể tái sử dụng: Các sản phẩm của tesa như tesa Powerstrips® và các hệ thống buộc dây thông minh đã kết hợp được những đặc tính cơ bản này. Tuy nhiên, các vấn đề như sản xuất bền vững và khả năng phân hủy sinh học cũng đóng một vai trò quan trọng hơn bao giờ hết. “Với sản phẩm băng keo bao bì làm từ giấy và quy trình sản xuất không sử dụng dung môi, chúng tôi đang tiến gần hơn đến thiên nhiên. Tuy nhiên, còn nhiều thứ cần làm hơn thế nữa”, nhà quản lý đổi mới sáng tạo Bastian Brinkmann chia sẻ, khi nhìn về tương lai của một lĩnh vực nghiên cứu và phát triển vẫn còn khá non trẻ.

ốc sên

1,3

tấn

Đó là trọng lượng của chất dính polysaccharide, có khả năng tiết ra vi khuẩn 'Caulobacter crescentus', bám dính trên bề mặt của một khu vực có kích thước bằng một đồng xu Euro. Vật liệu kết dính chắc nhất trên thế giới.

Nguồn: Spiegel

“Thiên nhiên có thể hoạt động như một hình mẫu theo hai cách: Với mục tiêu hướng đến các giải pháp sáng tạo, hiệu suất cao nhưng trên hết là tính bền vững.”
Bastian Brinkmann,

Giám đốc Đổi mới Sáng tạo

Mạng nhện

Giấc mơ yêu thích của loài người: Người nhện

Siêu nhân, siêu năng lực, siêu bám dính - chúng ta luôn mơ về những năng lực dường như bất khả thi. Nói theo một cách khác: Loài nhện có thể giăng những mạng tơ hình cầu bất chấp gió và thời tiết. Cả ánh sáng UV và mưa đều không thể cản trở nhiệm vụ của chúng. Một 'mạng lưới' mạnh mẽ như vậy chính là vũ khí kỳ diệu của anh hùng khoa học viễn tưởng Người nhện. Nhưng ngay cả trong nghiên cứu về vật liệu kết dính thực tế, câu hỏi đặt ra là làm thế nào con người có thể sử dụng siêu năng lực của chất tiết dính từ loài nhện. Các nhà khoa học trong lĩnh vực nghiên cứu polymer đến từ Đại học Akron (Mỹ) đã tiến gần hơn đến việc trả lời câu hỏi làm thế nào mà nó có thể bám dính chắc ngay cả trong điều kiện độ ẩm cao: Các thành phần hút ẩm trong dịch tiết sẽ hấp thụ độ ẩm và khiến nó trở nên vô hại đối với cấu trúc mạng.

Một ví dụ khác về công tác tìm kiếm những lợi thế của hoạt động phát triển keo sinh học là một dự án kéo dài nhiều năm tại TU Hamburg (Đức), một trong những đối tác của tesa. Dự án có liên quan đến hoạt động nghiên cứu thành phần lignin của gỗ, chẳng hạn như để sử dụng trong vật liệu kết dính. Loại polymer phổ biến nhất trong tự nhiên có thể là một chất thay thế cho các vật liệu ứng dụng có nguồn gốc từ dầu mỏ. Trái ngược với nguyên liệu thô hóa thạch, các nguồn lignin như gỗ hoặc rơm rạ là những nguyên liệu thô tái tạo có thể phát triển được và khi đốt, chúng chỉ thải ra một lượng carbon dioxide tương đương với lượng mà chúng đã lưu trữ.

shutterstock_110949389

Lĩnh vực nghiên cứu xanh

Các nghiên cứu về cấu trúc sinh hóa khi có sự xuất hiện của những vật liệu kết dính tự nhiên, các đặc tính chính xác, lợi ích và khả năng ứng dụng của chúng chỉ mới đang ở bước đầu. Tuy nhiên, đó là một sự khởi đầu đầy hứa hẹn, như những phát hiện và kết quả phát triển trước đó cho thấy. Khi khô lại, nhớt ốc sên sẽ tạo ra một chất kết dính mạnh mẽ, có khả năng liên kết chắc chắn với các bề mặt. Ngay sau khi chất nhầy hóa lỏng, liên kết này có thể dễ dàng bị phá vỡ. Năm 2019, các nhà khoa học tại Đại học Pennsylvania (Mỹ) đã thành công trong việc phát triển một loại gel polymer có đặc tính tương tự. Tùy thuộc vào hàm lượng nước, nó có thể biến đổi từ một khối dẻo đàn hồi thành khối keo siêu dính cứng như thủy tinh và ngược lại. Trong quá trình tìm kiếm những đổi mới, các phòng thí nghiệm của tesa đã phát hiện một công nghệ thú vị với các đặc tính kết dính tương tự ở loài tắc kè. Các giải pháp để loại bỏ cặn bẩn và sử dụng nhiều lần trên các bề mặt khác nhau, ngay cả trên bề mặt bẩn và gồ ghề, đang ngày càng trở nên gần gũi với thực tế.

Cập nhật lần cuối vào 29 thg 5, 2024