چسب حلزون، ابداع جدید دانشمندان آمریکایی

پژوهشگران آمریکایی با الهام از ماده مخاطی حلزون، نوعی چسب ابداع کرده‌اند که قابلیت برگشت‌پذیری دارد.

معمولاً هنگام چسباندن یک تصویر به دیوار، با این موضوع روبرو می‌شویم که تصویر روی دیوار قرار می‌گیرد اما به سادگی برگشت‌پذیر نیست زیرا چسب، محکم به دیوار متصل می‌شود و نمی‌توان آن را به سادگی پاک کرد. البته این دوام و برگشت‌ناپذیری چسب، آن را به گزینه خوبی برای استفاده در پاکت نامه، پوتین‌ها و کاربردهای صنعتی مانند استفاده در خودرو تبدیل می‌کند.

دانشمندان برای دستیابی به چسبی با قابلیت برگشت‌پذیری، سال‌ها ناکام ماندند اما موفق شدند مکانیسم طبیعی این چسب را در ماده مخاطی حلزون پیدا کنند. ماده مخاطی حلزون، لایه مرطوب و چسبناکی است که بدن این موجود را در برابر خشکی محافظت می‌کند تا بتواند خود را برای مدت طولانی به محل خاصی بچسباند. نکته مثبت ماده مخاطی حلزون این است که در صورت نیاز می‌توان آن را از محل مورد نظر جدا کرد.

مهندسان "دانشگاه پنسیلوانیا"(UPenn)، نوعی چسب ابداع کرده‌اند که مکانیسم‌های آن شبیه به ماده مخاطی حلزون است و قابلیت برگشت‌پذیری دارد. آنها پژوهش‌هایی را در مورد نانوساختارهای صدف دوکفه‌ای غول‌پیکر و پروانه‌ها انجام دادند تا ویژگی‌های زیستی آنها را برای طراحی و ساخت محصول مورد نظر خود به کار ببرند.

"شو یانگ"(Shu Yang)، سرپرست این پژوهش گفت: مارمولک‌های "جکو"(Gecko) می‌توانند دست خود را روی سطح مورد نظر بگذارند و بعد به راحتی آن را بردارند؛ در نتیجه ماده چسبناک بدن آنها نیز برگشت‌پذیر است اما میزان چسبناک بودن آن، بسیار کم است. جکو فقط ۵۰ گرم است؛ در حالی که انسان حداقل ۵۰ کیلوگرم وزن دارد؛ بنابراین ممکن است انسان برای چسبیدن به دیوار نتواند از همین چسب استفاده کند.

این کشف غیرمنتظره هنگامی رخ داد که "جائوژیانگ وو"(Gaoxiang Wu)، پژوهشگر دانشگاه پنسیلوانیا در پروژه خود، هیدروژل ساخته شده از نوعی پلیمر موسوم به "فما"(PHEMA) را بررسی کرد و چسبناکی غیرمعمول آن را دریافت. فما، هنگام مرطوب شدن، چسبناک است اما هنگام خشک شدن، این ویژگی را از دست می‌دهد؛ در نتیجه، گروه پژوهشی یانگ به این نتیجه رسیدند که این پلیمر می‌تواند گزینه مناسبی برای استفاده در لنزهای طبی و چسب باشد.



هنگامی که فما مرطوب است، خود را با همه شیارهای کوچک روی سطح وفق می‌دهد. این ویژگی، به فما کمک می‌کند تا به راحتی به سطح مورد نظر بچسبد. یانگ افزود: این ماده، به اسباب‌بازی‌های کودکان شباهت دارد که پس از پرتاب شدن به سمت دیوار، به آن می‌چسبند. این اسباب‌بازی‌ها نرم هستند و به راحتی از روی دیوار برداشته می‌شوند.

توانایی تطابق با شیارهای سطح، برای ساخت یک چسب خوب کافی نیست. موضوع مهم، اتفاقاتی است که هنگام خشک شدن این ماده رخ می‌دهد. هنگامی که فما خشک می‌شود، استحکام یک بطری پلاستیکی را پیدا می‌کند اما کاهش نمی‌یابد. در عوض، خود را با شکاف‌های سطح وفق می‌دهد و محکم‌تر به سطح می‌چسبد.

یانگ ادامه داد: معمولاً هنگامی که مواد خشک می‌شوند، اندازه آنها کاهش پیدا می‌کند؛ در نتیجه دیگر تمایلی به تطابق با شکاف‌های کوچک سطح نشان نمی‌دهد و از آنها بیرون می‌ریزد. چسبی که ما از فما ساخته‌ایم، این ویژگی را ندارد و سازگاری خود را ادامه می‌دهد. این چسب، شکل خود را حتی هنگام خشک شدن حفظ می‌کند.

ویژگی‌هایی که به گروه یانگ کمک کردند تا فما را به عنوان یک ماده چسبناک برگشت‌پذیر و قوی بشناسند، شبیه به همان ویژگی‌های ماده مخاطی حلزون هستند. ماده مخاطی در روزهای آفتابی، با سطح سازگار می‌شود و حلزون را در جای خود نگه می‌دارد اما این ماده هنگام شب و مرطوب شدن محیط، نرم می‌شود و به حلزون امکان می‌دهد تا آزادانه حرکت کند.

این پژوهش، در مجله "Proceedings of the National Academy of Sciences" به چاپ رسید.