blog

Jul 19, 2023

Fita mais resistente desenvolvida através da arte do corte

A equipe de Michael Bartlett na Virginia Tech adaptou o kirigami, a antiga arte japonesa de cortar papel, em um método para aumentar em 60 vezes a ligação adesiva da fita comum. 22 de junho de 2023

A equipe de Michael Bartlett na Virginia Tech adaptou o kirigami, a antiga arte japonesa de cortar papel, em um método para aumentar em 60 vezes a ligação adesiva da fita comum.

22 de junho de 2023

A fita adesiva atende a muitas finalidades, desde consertar rapidamente eletrodomésticos até garantir uma vedação confiável em um pacote enviado pelo correio. Ao usar fita com uma ligação forte, removê-la só pode ser possível raspando e forçando os cantos da fita, esperando desesperadamente que pedaços da superfície não se rasguem com a fita.

Mas e se você pudesse fazer adesivos fortes e facilmente removíveis? Esta combinação aparentemente paradoxal de propriedades poderia mudar drasticamente as aplicações de preensão robótica, dispositivos vestíveis para monitoramento da saúde e fabricação para montagem e reciclagem.

O desenvolvimento de tais adesivos pode não estar muito longe da última pesquisa conduzida pela equipe de Michael Bartlett, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica da Virginia Tech, e publicada na Nature Materials em 22 de junho.

As fitas adesivas foram desenvolvidas pela primeira vez na década de 1920 para atender a uma necessidade de pintores de automóveis que desejavam melhores opções para pintar duas cores em carrocerias de automóveis. Desde que a primeira fita adesiva foi colocada em uso, muitas outras variações foram criadas. As fábricas lançaram fita invisível para embrulhar presentes, fita isolante para cobrir fios e fita adesiva para mais usos do que jamais foi planejado para preencher.

Normalmente, quando as fitas são retiradas, elas se separam em linha reta ao longo do comprimento da tira até que a fita seja completamente removida. Os adesivos fortes tornam-se mais difíceis de descascar, enquanto os adesivos reutilizáveis ​​promovem a separação que limita a resistência.

A equipe de Bartlett teorizou que se o caminho de separação fosse controlado, então talvez os adesivos pudessem ser fortes e removíveis. Eles exploraram os métodos de uma forma de arte japonesa de 2.000 anos para determinar como fazê-lo.

A forma de arte do kirigami, por meio de dobragem e corte, pode transformar uma folha plana de papel em uma forma ou até mesmo em um objeto tridimensional. As crianças costumam usar uma forma básica desse método ao criar flocos de neve de papel.

Mas a equipa de investigação estava a fazer mais do que flocos de neve. Devido às origens artísticas do kirigami, o método forneceu uma estrutura para estabelecer fatias ou cortes em um adesivo. A equipe de Bartlett usou esses princípios para projetar uma série de cortes em forma de U.

“Percebemos que, usando cortes, poderíamos controlar como o adesivo se separa”, disse Bartlett. “Um corte projetado pode forçar o caminho de separação do adesivo a retroceder em locais específicos, o que chamamos de propagação reversa de fissuras, tornando o adesivo muito forte. Mas ao descascar no sentido contrário, ele sempre avança, facilitando a remoção. Este é um comportamento bastante incomum, mas é muito útil para fazer adesivos fortes, mas liberáveis.”

A equipe de Bartlett, que também incluía o professor associado Rong Long, da Universidade do Colorado Boulder, e o professor assistente Eric Markvicka, da Universidade de Nebraska Lincoln, descobriu que a aplicação desses cortes tornava a ligação da fita mais forte por um fator de 60, ao mesmo tempo que permitia fácil remoção descascando na direção oposta. A equipe também descobriu que o tipo de fita não importava. Kirigami aumentou a aderência de todos os tipos de fitas testadas, desde fitas para embalagens até fitas médicas. Em todos os casos, as ligações adesivas fortes tornam-se ainda mais fortes e os adesivos normalmente mais fracos também aumentam a sua resistência.

“O que realmente importa é a forma e o tamanho do corte”, disse o ex-pesquisador Dohgyu Hwang. “Não precisamos depender do material adesivo específico, mas desde que os cortes sejam feitos em um tamanho característico, que é definido pela física do adesivo, descobrimos que isso melhorou a adesão em todos os sistemas que testamos.”

O outro resultado interessante desta abordagem é que ela pode ser altamente personalizada.

“Ao colocar os cortes em locais específicos, podemos ativar essa propagação reversa de trincas para ajustar a força de adesão em qualquer local do filme e ainda permite a programação da força adesiva em duas direções simultaneamente em uma única região do filme. Também usamos uma abordagem de fabricação digital rápida, para que possamos criar rapidamente adesivos altamente personalizáveis ​​com resistência ajustável. Esta é uma metodologia muito interessante para o desenvolvimento de adesivos futuros”, disse Bartlett.