direita|miniaturadaimagem|Fita-cola dos dois lados comercial miniaturadaimagem|Fita-cola dos dois lados usada para pendurar objetos do dia-a-dia A fita-cola dos dois lados ou fita dupla face é uma fita adesiva sintética composta por conjuntos de nanotubos de carbono transferidos para um material de suporte de fita polimérica flexível. Estes conjuntos designam-se de setas sintéticas e imitam as nanoestruturas encontradas nos dedos das osgas; trata-se de um exemplo de biomimética. A adesão deve-se não a adesivos químicos, mas sim a forças de van der Waals, que são forças elétricas fracas geradas entre dois átomos ou moléculas que estão muito próximos um do outro.
Explicação As osgas demonstram a capacidade notável de subir superfícies verticais lisas a alta velocidade, exibindo forte fixação e fácil remoção rápida dos seus pés.
Na pata de uma osga, pêlos elásticos de tamanho micrométrico chamados setas dividem-se em estruturas de tamanho nanométrico designadas espátulas. A adesão por cisalhamento é alcançada pela formação e quebra de forças de van der Waals entre estas estruturas microscópicas e o substrato.
As fitas-colas dos dois lados imitam essas estruturas através de grupos de nanotubos de carbono, que simulam setas, e nanotubos individuais, que simulam espátulas, para alcançar adesão por cisalhamento macroscópica e traduzir as forças de van der Waals, que são relativamente fracas, em fortes forças de cisalhamento. A adesão por cisalhamento permite que a fita seja facilmente removida da mesma forma que uma osga levanta a pata. Como os nanotubos de carbono não deixam resíduos no substrato, a fita pode ser reutilizada muitas vezes.
História A fita-cola dos dois lados é um dos primeiros desenvolvimentos de setas sintéticas, que surgiu de uma colaboração entre o Manchester Centre for Mesoscience and Nanotechnology e o Instituto de Tecnologia de Microeletrónica russo. A investigação começou em 2001 e os resultados foram publicados na publicação científica Nature Materials dois anos depois.
O grupo de investigação preparou fibras flexíveis de poliimida como estruturas de setas sintéticas na superfície de um filme de 5 μm de espessura do mesmo material, utilizando litografia por feixe de eletrões e dry etching em plasma de oxigénio. As fibras tinham 2 μm de comprimento, com um diâmetro de cerca de 500 nm e uma periodicidade de 1,6 μm, cobrindo uma área de aproximadamente 1 cm2 (ver figura à esquerda). Inicialmente, a equipa utilizou um wafer de silício como substrato, mas descobriu que o poder adesivo da fita aumentava quase mil vezes quando se utilizava antes um substrato adesivo macio, como a fita adesiva. Isso ocorre porque o substrato flexível proporciona uma razão muito maior entre o número de setas em contato com a superfície e o número total de setas.
A fita-cola dos dois lados foi, inicialmente, testado na mão de um boneco do homem-aranha com 15 cm de altura e 40 g de massa, o que permitiu que este aderisse a um teto de vidro. A fita, que tinha uma área de contacto de cerca de 0,5 centímetros quadrados (50 mm2) com o vidro, foi capaz de suportar uma carga de mais de 100 gramas. No entanto, o coeficiente de adesão foi de apenas 0,06, o que é baixo relativamente às osgas (8~16).
Comercialização A fita-cola dos dois lados comercial é útil para pendurar itens leves, como quadros e objetos decorativos em paredes lisas. Através de nanotubos de carbono superalinhados, algumas destas fitas são capazes de resistir a temperaturas extremas.
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Referências
Categoria:Nanotecnologia Categoria:Biomimética Categoria:Biofísica Categoria:Nanotubos de carbono Categoria:Fitas adesivas