Cinta nano

La nanocinta , también llamada cinta de gecko (o comercialmente como cinta de locura o cinta alienígena ), es una cinta adhesiva sintética compuesta por matrices de nanotubos de carbono transferidas a un soporte de cinta de polímero flexible. Estas matrices se denominan setas sintéticas e imitan las nanoestructuras que se encuentran en los dedos de un gecko ; este es un ejemplo de biomimetismo . La adhesión se logra no mediante adhesivos químicos , sino a través de las fuerzas de van der Waals , que son fuerzas eléctricas débiles generadas entre dos átomos o moléculas muy próximos entre sí. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Los geckos muestran una notable capacidad para trepar superficies verticales lisas a altas velocidades, exhibiendo tanto una fuerte adhesión como una fácil y rápida remoción, o adhesión por cizallamiento , de sus patas. ^{[ 3 ]}

En la pata de un gecko, los pelos elásticos de tamaño micrométrico llamados setas se dividen en estructuras de tamaño nanométrico llamadas espátulas . La adhesión por cizallamiento se logra mediante la formación y ruptura de fuerzas de van der Waals entre estas estructuras microscópicas y el sustrato. ^{[ 4 ]}

Las nanocintas imitan estas estructuras con haces de nanotubos de carbono, que simulan cerdas, y nanotubos individuales, que simulan espátulas, para lograr una adhesión por cizallamiento macroscópica y transformar las débiles interacciones de van der Waals en altas fuerzas de cizallamiento. Esta adhesión permite despegar la cinta fácilmente, de forma similar a como un gecko levanta su pata. Dado que las matrices de nanotubos de carbono no dejan residuos en el sustrato, la cinta puede reutilizarse muchas veces. ^{[ 5 ]}

La nanocinta es uno de los primeros desarrollos de setas sintéticas , fruto de una colaboración entre el Centro de Mesociencia y Nanotecnología de Manchester y el Instituto de Tecnología Microelectrónica de Rusia. El trabajo comenzó en 2001 y dos años después se publicaron los resultados en Nature Materials . ^{[ 6 ]}

El grupo preparó fibras flexibles de poliimida como estructuras de setas sintéticas sobre la superficie de una película de 5 μm de espesor del mismo material mediante litografía de haz de electrones y grabado en seco en plasma de oxígeno . Las fibras tenían 2 μm de longitud, un diámetro de aproximadamente 500 nm y una periodicidad de 1,6 μm, y cubrían un área de aproximadamente 1 ^cm² ( véase la figura de la izquierda). Inicialmente, el equipo utilizó una oblea de silicio como sustrato, pero descubrió que el poder adhesivo de la cinta aumentaba casi 1000 veces si utilizaban un sustrato de unión blando como la cinta Scotch. Esto se debe a que el sustrato flexible produce una proporción mucho mayor de setas en contacto con la superficie con respecto al número total de setas.     

Se probó el resultado de esta "cinta adhesiva de gecko" fijando una muestra a la mano de una  figura de plástico de Spider-Man de 15 cm de altura y 40 g de peso ,  lo que permitió que se adhiriera a un techo de cristal. La cinta, con una superficie de contacto de aproximadamente 0,5 centímetros cuadrados (50 mm² ⁾ con el cristal, pudo soportar una carga de más de 100 gramos (3,5 oz) . Sin embargo, el coeficiente de adhesión fue de tan solo 0,06, un valor bajo en comparación con los geckos reales (8-16).  

La cinta nanocompuesta comercial se suele vender como cinta adhesiva de doble cara , útil para colgar objetos ligeros, como cuadros y elementos decorativos, en paredes lisas. Gracias al uso de nanotubos de carbono superalineados, algunas cintas nanocompuestas conservan su adherencia incluso a temperaturas extremas. ^{[ 2 ]}

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  Un gecko trepando por una superficie de cristal.
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  Vista de cerca de la pata de un gecko
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  Vista micro y nano del dedo del pie de un gecko