Adhesius naturals

2008/02/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Materialak
• Kimika

La primera palesa britànica d'un adhesiu natural es va produir en 1750. Era un adhesiu procedent del peix. Des de llavors s'han utilitzat cautxú natural, ossos d'alguns animals, peix, midó i proteïnes de la llet per a patentar adhesius naturals, entre altres.

Sens dubte, el món dels adhesius és una qüestió ancestral. Els romans, per exemple, utilitzaven la brea extreta de la fusta dels pins i la cera de les abelles, entre altres coses, per a construir vaixells --la cera de les abelles s'utilitza encara com a adhesiu. Els asteques, per part seva, barrejaven la sang d'alguns animals amb l'argila i la utilitzaven per a unir les pedres dels edificis, i molts d'aquests edificis segueixen en peus.

Aquests adhesius d'origen animal són més potents que molts dels adhesius actuals i s'utilitzen en la restauració de la fusta i en la fusteria, entre altres. Una vegada daurats en l'aigua i escalfats en el bany María, s'utilitzen en calent i adquireixen forma de gel en refredar-se.

Es caracteritzen pel seu grau d'adherència i elasticitat. En tots els casos requereixen una concentració mínima per a evitar tensions o traccions en els materials adherits. Els adhesius a base de col·lagen ossi, albúmina sanguínia i proteïna de caseïna de la llet són, probablement, els més utilitzats són els adhesius d'origen animal.

Entre els adhesius d'origen vegetal, els més habituals són els midons i dextrinas procedents del blat de moro, blat, patata i arròs. S'utilitzen per a pegar paper, fusta i tèxtils. Aquests adhesius basats en el midó s'han utilitzat durant milers d'anys. El midó no és en realitat un adhesiu, però en bullir en l'aigua els seus grànuls s'inflen i es tornen viscosos. És el que li confereix la capacitat de pegar. D'altra banda, la goma àrab, l'agar i l'algina, entre altres, podrien utilitzar-se per a pegar els segells dels sobres quan estan humits. Els adhesius de cel·lulosa s'utilitzen per a pegar pells, teles i paper.

XX. En el segle XVIII s'inicia el desenvolupament d'adhesius sintètics basats en diversos polímers derivats del petroli, substituint els adhesius naturals per adhesius sintètics en moltes aplicacions. En l'actualitat, presenten majors rendiments i camps d'aplicació que els adhesius naturals.

El primer adhesiu sintètic va ser sorprès per diversos químics de la companyia Eastman-Kodak. L'accident i, al mateix temps, el descobriment es deu al cianoacrilato. Va ser descobert pels investigadors Coover i Fred Joyner. Mentre investigaven en el laboratori un polímer resistent a la calor, Joyner va establir una capa de cianoacrilato entre dos prismes que, res més adonar-se, estaven pegats entre si. Va ser llavors quan va començar la història dels cianoacrilatos o dels adhesius coneguts com Superglue. Els cianoacrilatos són els monòmers o matèries primeres del polímer d'adherència. Aquests monòmers es polimeritzen ràpidament davant substàncies bàsiques. Pensa que també es polimeritzen ràpidament amb aigua (l'aigua és una base feble).

Per tant, cada vegada que obrim el tub de Superglue n'hi ha prou que la humitat ambiental es polimeritzi el monòmer i pegui dues superfícies qualsevol. Potser ara comprendràs per què es polimeritza tan ràpid a les nostres mans o en els dits, no? L'aigua que tenim a les mans o dits és suficient per a iniciar la reacció de polimerització i solidificar el líquid del tub.

Un dels adhesius naturals més potents

No obstant això, no pensem que l'adhesiu o altres adhesius sintètics que avui coneixem com Superglue, encara que siguin sintètics, són més resistents que els adhesius naturals abans esmentats o tenen major poder d'adherència.

Segons un estudi, un bacteri que viu en les canonades dels rius, rierols o cursos d'aigua produeix i utilitza un dels adhesius més potents de la naturalesa perquè pugui estar en el seu lloc.

L'estudi, realitzat per investigadors de les universitats d'Indiana i Brown dels EUA, ha descobert que l'alliberament del bacteri Caulobacter crescentus a través d'una pipeta de vidre requereix d'una força de micronewton. Extrapolant aquesta dada es pot dir que és una força equivalent a un pes de 4 tones sobre una moneda d'un euro, que és aproximadament 70 newtons per mil·límetre quadrat. Els adhesius més potents que utilitzem en la societat actual peguen amb una força d'uns 30 newtons per mil·límetres quadrats, la qual cosa suposa menys de la meitat de la força d'aquest adhesiu natural.

El bacteri Caulobacter crescentus s'adhereix a les pedres i a l'interior dels tubs a través d'una pota llarga i fina, sota la qual es formen unes molècules de sucre com a adhesiu. Per tant, el següent repte dels investigadors és produir aquest tipus de sucre en grans quantitats, però amb la característica que l'adhesiu no es pegui en les eines de maneig, ja que en cas contrari no es podria utilitzar.

Aquest bacteri no és l'única que produeix cua pròpia. Fa dos o tres anys, investigadors de l'Institut Max Planck van veure que les tarantulas desprenen una seda adhesiva als peus. El descobriment va ser per casualitat: Mentre investigaven la locomoció de la taràntula de zebra de Costa Rica ( Aphonopelma seemanni ), durant un descans es va oblidar d'apagar la cambra, doncs en tornar al treball es van adonar que la taràntula havia deixat unes petjades i veient la cambra van veure que la tarántica havia vessat a la seda dels peus.

Pel que sembla, la tarántica utilitza la seda despresa dels peus com a adhesiu per a evitar, entre altres coses, el lliscament en pujar per la paret.

Imitant la naturalesa

Alguna cosa semblança ocorre amb els nostres. Les claus són conegudes per la seva capacitat de pegar, per exemple, poden penjar-se del sostre des d'un sol peu sense caure. Recentment, investigadors de la Universitat de Manchester van obtenir un nou material adhesiu, després de revelar el secret de les claus i saber a què es devia aquesta capacitat. Sembla que la capacitat de pegar les claus a qualsevol lloc es deu als milions de pèls que tenen als peus.

En materials amb pell seca, aquests pelitos s'uneixen a les molècules del material mitjançant les forces de Van der Waals. Les superfícies humides se sustenten mitjançant una espècie d'aspiració. Com no hi ha cues, la pell queda completament neta.

El material obtingut pels investigadors també té aquesta característica, és a dir, una vegada retirada la cinta no queda cap rastre. A més és més adhesiu que qualsevol altre adhesiu. L'inconvenient d'aquest material és que encara és molt car per a ser produït a nivell industrial.

A més dels greixos, els musclos també tenen algunes proteïnes amb propietats adhesives. De fet, els musclos produeixen una resina més potent que qualsevol adhesiu comercial actual: 3,4-L-dihidroxifenilalanina (DOPA).

Recentment, investigadors de la Universitat Northwestern dels Estats Units han produït un nou adhesiu que combina les propietats adhesives de tots dos animals. En aquest revolucionari material, els pelillos que tenen les ganxos als peus han combinat l'habilitat de moure's per les parets planes verticals i la capacitat de pegar els musclos sobre les superfícies humides.

Per al desenvolupament de l'adhesiu es va preparar una capa recoberta de nanollos de silicona per a formar una capa similar a la dels pelillos de les gents. Aquest material es podia pegar i deixar anar en les parets, com les claus. No obstant això, es va detectar que la humitat impedia aquest submarí. Per a combatre-ho, els investigadors van cobrir els extrems de les nangallinas amb un polímer sintètic de les mateixes característiques que l'aminoàcid DOPA produït pels musclos, i van veure que el nou producte era capaç d'adherir-se també a les superfícies humides.

Tots aquests adhesius naturals han estat objecte de nombrosos estudis, molts dels quals han contribuït al desenvolupament d'adhesius sintètics. L'objectiu és sempre el mateix: connectar els que estan separats.