Der Testaufbau der Wissenschaftler ohne Elektrode (Bild: Michigan Technological University)
25.09.2020 Catecholhaltiger Unterwasserklebstoff
Bisher war es unmöglich, die Hafteigenschaften von Klebstoffen unter Wasser wie auf Knopfdruck ein- und auszuschalten – z.B. zur Montage von Sensoren. Einen ersten Erfolg auf diesem Gebiet konnten nach Informationen des Industrieverbands Klebstoffe e. V. (IVK) Wissenschaftler der Michigan Technological University (Michigan Tech) erzielen: Ihnen ist es in einem Experiment gelungen, die Haftkraft eines catecholhaltigen Unterwasserklebstoffs mithilfe eines elektrischen Stromstoßes zu lösen.
Die Forschergruppe um Dr. Bruce P. Lee (Professor Abteilung für biomedizinische Technik) an der Michigan Tech arbeitete bereits vorher an intelligenten Klebstoffsystemen. Ihr bisheriger Ansatz: Die Adhäsion mithilfe des pH-Werts steuern. Zuletzt stellten sie die Hypothese auf, dass sich die Eigenschaften eines Klebstoffs auch mit Elektrizität beeinflussen ließen und entwarfen einen Testaufbau, um ihre Annahme zu überprüfen. Für den Versuch nutzten die Wissenschaftler eine Titankugel und eine Platindrahtelektrode, um den Klebstoff, der in Gegenwart von Salzwasser mit der Kugel in Kontakt stand, elektrisch zu stimulieren. Beim genutzten Klebstoff handelt es sich um einen von der Natur inspirierten Unterwasser-Smart-Hydrogel-Prototypen der Brenzcatechin (Catechol) beinhaltet.
Die Titankugel wurde mit dem Klebstoff in Kontakt gebracht, Strom angelegt und dann an die Oberfläche zurückgezogen. Wie bereits angenommen hat sich der Klebstoff gelöst. Die Kraft, die erforderlich ist, um Titan vom Klebstoff zu lösen, wurde dabei über eine auf der Kugel angebrachte Messzelle gemessen. Anschließend wurden die aufgezeichneten Haftkraftwerte, mit und ohne Anwendung von Elektrizität, miteinander verglichen. Bei einer Spannung von neun Volt verlor der Klebstoff bereits bei sieben Sekunden seine Haftkraft. Weitere Erkenntnis: Der zunächst weiße Klebstoff färbte sich durch den Strom und die Oxidation rot.
Aktuell erforscht das Team um Dr. Lee, ob sich der Prozess wieder umkehren lässt, also die Adhäsion mithilfe von Elektrizität reaktiviert werden könnte. Im Erfolgsfall soll der Klebstoff zukünftig bei wiederholter Verwendung jederzeit mithilfe von Elektrizität de- und reaktivierbar sein und der Farbwechsel von weiß zu rot als ein zusätzlicher Indikator für die Haftkraft dienen. Sollte es den Wissenschaftlern gelingen, könnte der Klebstoff z.B. zur Montage von Sensoren unter Wasser genutzt werden. Eine weitere Option wären auch biomedizinische Anwendungen, wie schmerzlos entfernbare Wundverbände.
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