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Una colla capace di fare presa in appena 10 secondi, resistere per anni e diventare addirittura più forte quando finisce sott’acqua non è più soltanto un desiderio da laboratorio. Un gruppo di ingegneri ha messo a punto un adesivo con queste caratteristiche, e il risultato somiglia parecchio a quell’attaccatutto perfetto che chiunque abbia provato a riparare qualcosa in condizioni difficili ha sognato almeno una volta. Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications, e racconta di una soluzione a un problema che dura da decenni.
Il punto dolente, in tutto il mondo degli adesivi, si chiama acqua. Basta poco per capire il perché. Le molecole d’acqua rivestono le superfici che dovrebbero essere unite e formano una specie di barriera repulsiva naturale, una pellicola invisibile che tiene lontane le due parti. Non solo. Con il passare del tempo l’acqua erode il materiale e finisce per lavarlo via. Ogni adesivo oggi disponibile, prima o poi, perde tenacità in quelle condizioni.
Perché l’adesione subacquea è sempre stata un problema
Il tema non riguarda solo la manutenzione domestica. Le infrastrutture oceaniche, gli oleodotti sottomarini e in generale tutto ciò che va riparato in profondità richiedono interventi complicati e costosi proprio perché nessun collante regge davvero a lungo in ambiente sommerso. Gli autori dello studio lo mettono nero su bianco senza troppi giri di parole: ottenere un’adesione subacquea rapida, duratura e riciclabile ha rappresentato per lungo tempo una sfida notevole, complicata dagli strati di idratazione, dai lenti processi di polimerizzazione e dalle problematiche ambientali legate agli adesivi tradizionali.
Tre ostacoli, quindi, tutti insieme. La barriera d’acqua che impedisce il contatto, i tempi di indurimento troppo lunghi per essere pratici e l’impatto ambientale dei prodotti chimici usati fino a oggi. La colla subacquea descritta nella ricerca prova a risolverli in blocco, ed è questa la parte interessante.
Il liquido ionico supramolecolare e il flusso di Marangoni
Il meccanismo si basa su un principio che gli ingegneri definiscono liquido ionico supramolecolare. Detto in modo semplice, si tratta di un sistema che si autoassembla grazie a uno scambio di solvente, cioè al passaggio da un liquido all’altro nel momento in cui l’adesivo incontra l’acqua. A quel punto entra in gioco il cosiddetto flusso di Marangoni, un movimento che accelera l’aggregazione delle molecole e, soprattutto, riesce a penetrare gli strati di idratazione. Il risultato è un contatto stretto e diretto con la superficie sommersa, esattamente ciò che gli adesivi comuni non riescono a ottenere. Il processo si può leggere in due tempi. Prima una fase che i ricercatori chiamano chimica oltre la molecola, dove tantissime molecole si combinano fra loro in strutture complesse. Poi una seconda fase in cui il materiale ricompone i suoi atomi e si lega alle superfici subacquee proprio quando entra in contatto con l’acqua. Invece di essere un nemico, insomma, l’acqua diventa l’innesco.
Gli autori spiegano che questa ricerca combina la chimica supramolecolare e la scienza interfacciale macroscopica per promuovere materiali adattivi con capacità di adesione personalizzabili. Le analisi spettroscopiche e teoriche, aggiungono, rivelano lo sviluppo di reti non covalenti reversibili e riarrangiamenti molecolari guidati durante lo scambio di solvente. Reti reversibili significa una cosa precisa, tra l’altro: i legami possono essere sciolti e ricostruiti. È il motivo per cui la parola riciclabile compare fin dalle prime righe dello studio, e non è un dettaglio secondario per un settore che da anni fa i conti con adesivi difficili da smaltire. Dieci secondi per fissare, anni di tenuta e una resistenza che cresce sott’acqua restano i tre numeri attorno a cui ruota l’intera scoperta.
