Adiós al pegamento: el sencillo ingenio científico que revolucionará las baterías, los implantes y la robótica

Ya fuese con brea o con una mezcla de sangre y arcilla o resina de abedul, el ser humano lleva usando sustancias adhesivas desde el principio de los tiempos. Durante la Revolución Industrial, se sofisticó el pegamento, pues se desarrollaron sustancias sintéticas para mantener unidos diferentes materiales. En 1912 llegó la cola blanca. En 1942 fue el momento del Super Glue.

Y, ahora, un estudio de la Universidad de Maryland, publicado el pasado 13 de marzo en la revista científica de la Sociedad Química Americana (ACS) Central Science, sugiere que, en determinados casos, es posible sustituir las sustancias químicas adhesivas —en muchas ocasiones no biodegradables— por algo tan sencillo como una descarga eléctrica de poco voltaje. 

Así, dicen los investigadores, se puede crear una unión química natural que "garantiza" la unión de dos objetivos diferentes. Lo bueno, explica el estudio, es que se pueden separar los materiales "fácilmente": simplemente, asegura, invirtiendo la dirección del flujo de electrones.

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Liderado por Wenhao Xu, investigador del Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de Maryland (EEUU), el estudio indica que "este efecto de electroadhesión podría ayudar a crear robots biohíbridos, mejorar los implantes biomédicos e impulsar nuevas tecnologías de baterías", indican los autores.

Pegar y despegar

Detrás de la investigación hay una premisa sencilla: en muchas ocasiones es prácticamente imposible revertir un proceso de pegado, ya sea electroestático o mecánico. Lo que Xu y su equipo hace es explorar los métodos de adhesión reversible, en específico la electroadhesión. 

"Aunque el término se usa para describir varios fenómenos diferentes, una definición implica hacer pasar una corriente eléctrica a través de dos materiales, pegándolos en el proceso, gracias a atracciones o enlaces químicos", indica la investigación. Este proceso, sin embargo, no es nuevo para los científicos que lo han llevado a cabo.

Uno de los autores, Srinivasa Raghavan, también de la Universidad de Maryland, ya había demostraron que la electroadhesión podía mantener unidos materiales blandos con cargas opuestas. Incluso, llegó a utilizar esta técnica para construir estructuras simples.

El estudio actual lo que hace es dar un paso a más en la dirección marcada por la investigación anterior. Lo que intentaron los científicos fue comprobar si la electroadhesión era capaz de unir de manera reversible un material duro, como el grafito, y un material blando, como el tejido animal.

Pegar con electricidad

La respuesta a su pregunta fue un claro sí. Sin embargo, los resultados no se produjeron de la noche a la mañana. 

Primero, el equipo de la Universidad de Maryland probó la electroadhesión con dos electrodos de grafito y un gel de acrilamida. A estos materiales se les aplicaron 5 voltios de electricidad durante un par de minutos. Lo que consiguieron fue que el gel se pegase de manera permanente al electrodo con carga positiva.

El problema llegó cuando intentaron revertir el proceso, uno de los principales objetivos de su investigación. El enlace químico resultante era tan fuerte que el gel se rasgó antes de desconectarse del electrodo.

Pero eso no les detuvo. ¿Qué pasaría si invertía la dirección de la corriente eléctrica? Cuando los investigadores lo probaron, el grafito y el gel se separaron fácilmente. Sin embargo, en el proceso, el material blanco acabó adherido al otro electrodo, pues se había invertido su carga.

Las pruebas se repitieron una y otra vez con diferentes materiales: metales, geles con diversas composiciones, tejidos animales, frutas y verduras. Todo para determinar la ubicuidad del fenómeno.

Lo que finalmente descubrieron los investigadores, y que ahora publican en su estudio, es que para que la electroadhesión sea adecuada (y reversible), "el material duro necesita conducir electrones y el material blando necesita contener iones de sal". En concreto, su hipótesis dice que "la adhesión surge de enlaces químicos que se forman entre las superficies después de un intercambio de electrones".

Esto, asegura, explicaría "por qué algunos metales que retienen fuertemente sus electrones, incluido el titanio, y algunas frutas que contienen más azúcar que sales, incluidas las uvas, no lograron adherirse en algunas situaciones".

Su experimento final demostró que la electroadhesión puede suceder bajo el agua, lo que, afirman, ofrecería "un amplio rango de aplicaciones". Y es que el equipo investigador asegura que su experimento es un primer paso que podría llevar a crear "nuevas baterías, habilitar la robótica biohíbrida o mejorar los implantes biomédicos", entre otras muchas aplicaciones.