Materiaal natuurkunde: Japanse snijkunst inspireert supersterk plakband
Een plakband van welke soort dan ook dat sterk hecht en gemakkelijk te verwijderen is. Onderzoekers ontwikkelden zo'n plakstrip met een patroon geïnspireerd op kirigami.
Als je plakband van een pakje trekt, scheurt het karton soms. Dat is niet ideaal en daarom ontwikkelde een team onder leiding van Michael Bartlett van Virginia Tech een plakband dat sterk hecht, maar ook gemakkelijk te verwijderen is. Zoals de werkgroep schreef in het tijdschrift Nature Materials, modelleerden ze hun werk naar de Japanse kunst van het kirigami snijden. De experts sneden een schaalachtig patroon in het plakband, waardoor de kleefkracht met een factor 60 toenam. Tegelijkertijd kon de plakstrook in een specifieke richting van een oppervlak worden verwijderd.
Bij Kirigami wordt een vel papier gevouwen en gesneden om een driedimensionale afbeelding te maken. Op basis hiervan ontwikkelden Bartlett en zijn collega's een patroon en laserden dit op een plakband. Het patroon loopt over meerdere lijnen en bestaat uit rechthoekige vormen die lijken op een "U". Met andere woorden, de onderzoekers sneden drie van de vier zijden van de rechthoekige vorm af. Als je nu aan het plakband trekt op zo'n manier dat de zijden van de "U" die niet zijn doorgesneden het eerst worden opgetild, dan komt de strook los. Het was echter veel moeilijker om het plakband er in de andere richting af te krijgen.
De onderzoekers beschrijven het natuurkundige mechanisme achter het proces als omgekeerde scheurgroei, wat eigenlijk bekend is uit de breukmechanica. Het plakband komt los als zich scheurtjes vormen in de lijm. Maar zodra je bij het afpellen het snijpatroon bereikt, concentreren de krachten zich op de smalle stroken tussen de U-vormen. Daar komen ze uiteindelijk vast te zitten op de ongesneden zijden van de "U". Het resultaat: de richting van de scheurgroei wordt omgekeerd - het plakband hecht nog sterker.
Welke soort tape de wetenschappers gebruikten was niet relevant voor het resultaat - de kleefkracht nam telkens toe met het gesneden patroon, melden ze. Bovendien zou het werken op oppervlakken van verschillende materialen, onder zowel droge als vochtige omstandigheden. Volgens de experts was het ook belangrijk dat ze het materiaal of de chemische samenstelling ervan niet hoefden te veranderen. Alleen al het snijpatroon zou de kleefkracht met een factor 60 hebben verhoogd.
Voor een test sloten de onderzoekers één verpakking af met hun Kirigami plakband en een andere met normaal plakband. Vervolgens lieten ze bakstenen op de pakketten vallen. De normaal dichtgeplakte doos stortte de tweede keer in, terwijl de andere na de vijfde keer nog overeind bleef. "We kunnen normale pakkettape nemen en deze waar nodig versterken," benadrukt projectteamlid Chanhong Lee van Virginia Tech volgens een persbericht. "Maar tegelijkertijd is het mogelijk om het los te maken. Dit is erg handig voor verpakkingen die ook herbruikbaar zijn en een rol kunnen spelen in duurzaamheid."
Spectrum van de wetenschap
Wij zijn partner van Spektrum der Wissenschaft en willen goede informatie toegankelijker voor je maken. Volg Spektrum der Wissenschaft als je de artikelen leuk vindt.
[[small:]]
Coverfoto: Alex Parrish / Virginia Tech
Deskundigen uit wetenschap en onderzoek doen verslag van de huidige bevindingen op hun gebied - deskundig, authentiek en begrijpelijk.
Van de nieuwe iPhone tot de wederopstanding van de mode uit de jaren 80. De redactie categoriseert.
Alles tonen