Ont-lijmbare lijm en zelfhelende krasjes

Stel je voor dat je een krasje in je autolak kunt repareren door er een föhn op te richten, of dat je de lijm die je laptop bij elkaar houdt weer kunt losmaken met UV-licht. Soms heb je heel specifieke eigenschappen nodig voor polymeerproducten zoals lijm of coatings, en RUG-onderzoeker Ranjita Bose ontwikkelt zulke polymeren op maat. Ze werkt bijvoorbeeld aan zelfhelende coatings die eenvoudig te repareren zijn en aan ont-lijmbare lijmen voor een circulaire economie.

FSE Science Newsroom | Charlotte Vlek

‘Met uitzondering van die keer dat we een polymeerproduct uit tulpen hebben gemaakt, beginnen we eigenlijk altijd met een toepassing in gedachten,’ vertelt Bose. Bijvoorbeeld een zelfhelende lak voor op je auto. Maar hoe maak je zulke zelfhelende polymeren? ‘Nou,’ legt Bose uit, ‘veel sterke polymeermaterialen worden gemaakt door de moleculen vast te leggen in permanente driedimensionale netwerken. Dat maakt ze sterk, maar als ze kapotgaan, blijven ze kapot. Wij ontwikkelen dynamische polymeernetwerken. In zulke netwerken kunnen de verbindingen breken en weer opnieuw vormen, waardoor ze repareerbaar zijn.’ 

Door de niet-permanente verbindingen in zo’n netwerk is het mogelijk dat ze zichzelf herschikken indien nodig. Dat gebeurt meestal onder invloed van iets externs, zoals warmte of licht. Bose: ‘Wij hebben materialen ontwikkeld die reageren op warmte, UV-licht of stroom. We proberen altijd iets te kiezen dat makkelijk is voor een technicus om mee te werken. Stel je voor dat je gewoon je autolak kunt herstellen door er een föhn op te richten.’

Ont-lijmbare lijm 

Bose werkt in haar lab met een zogenaamde opdamp-techniek (chemical vapour deposition) – haar onderzoeksgroep is de enige in Nederland die dat doet. Met deze techniek wordt het materiaal laag voor laag opgebouwd. Het begint met de kleinere bouwstenen of monomeren in vloeibare vorm. Die worden verhit tot ze gasvormig zijn, waarna een zogenaamde initiator ervoor zorgt dat ze lange ketens gaan vormen – de polymeren – en vervolgens neerslaan op een onderliggend materiaal. Deze methode heeft doorgaans geen oplosmiddelen nodig, en ook geen erg hoge temperaturen, en is daarmee milieuvriendelijker dan alternatieve technieken.

‘Bovendien zoeken we altijd naar duurzame materialen: het liefst gebruiken we bio-gebaseerde bouwstenen, als het nodig is, groene oplosmiddelen, en het eindproduct is vaak zelfhelend, waardoor het een veel langere levensduur heeft,’ vertelt Bose. Ook de zoektocht naar ont-lijmbare lijm is ingegeven door duurzaamheid: wanneer je een afgedankte laptop uit elkaar schroeft, blijken componenten vaak aan elkaar te zijn gelijmd, en zit er niets anders op dan ze in de shredder te gooien. Als de lijmverbinding eenvoudig kan worden losgemaakt, kun je de laptop veel beter uit elkaar halen om de onderdelen te hergebruiken of te recyclen.

‘Het is heel belangrijk om precies te controleren wanneer de lijm weer loslaat!’ vertelt Bose. Onlangs publiceerde Bose met haar team verschillende artikelen: een waarin het ont-lijmen gebeurt met temperatuur als trigger, en een ander artikel waarbij het ont-lijmen gebeurt door UV-licht. Een lijm die pas ont-lijmt bij UV-licht én hoge temperatuur zou misschien ideaal zijn, denkt ze. ‘Want losmaken van lijm wil je juist niet te laagdrempelig doen: je wilt geen onopzettelijke ont-lijming van je product.’