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Jun 07, 2023

I fogli di idrogel possono assorbire 100 volte il loro peso in acqua

Di Maryland Today Staff, 11 gennaio 2023

I ricercatori dell'UMD hanno utilizzato un foglio di idrogel (a sinistra) per assorbire circa tre volte più liquido a base d'acqua rispetto a materiali come la garza.

Immagine di Matter/Choudhary et al.

Sono i tovaglioli di carta in soccorso per le fuoriuscite di soda e gli schizzi di salsa di pomodoro in cucina, mentre le garze spesso assorbono il sangue in sala operatoria. Ma i ricercatori dell’Università del Maryland hanno creato un raccoglitore migliore utilizzando un idrogel, un materiale simile alla gelatina sotto forma di un foglio asciutto, che assorbe e trattiene circa tre volte più liquido a base d’acqua.

Il metodo, presentato di recente sulla rivista Matter, produce un “foglio di gel” assorbente, pieghevole e tagliabile che un giorno potrebbe trovare casa in cucine, bagni o ambienti medici. A differenza dei tipici idrogel, costituiti da una rete di grandi molecole note come polimeri che assorbono più di 100 volte il loro peso in acqua, il nuovo materiale non diventa fragile e non si sbriciola quando si asciuga.

"Abbiamo reinventato l'aspetto di un idrogel", ha affermato l'autore corrispondente Srinivasa Raghavan, professore di ingegneria chimica e biomolecolare dell'UMD. "Quello che abbiamo fatto è combinare le proprietà desiderate di un tovagliolo di carta e di un idrogel."

Per realizzare i fogli di gel, il gruppo di ricerca ha mescolato acido, base e altri tipi di ingredienti per l'idrogel in un sacchetto con chiusura a cerniera. Come l'aceto che incontra il bicarbonato di sodio, la miscela ha rilasciato bolle di anidride carbonica all'interno del gel, creando un materiale poroso e simile a schiuma. Successivamente, il sacchetto con chiusura a cerniera è stato inserito tra lastre di vetro per formare un foglio e quindi esposto alla luce UV, che fissa il liquido attorno alle bolle, lasciando dietro di sé i pori. Infine, il team ha immerso il foglio in alcool e glicerolo e lo ha asciugato all'aria. Ciò ha consentito al foglio di gel essiccato di rimanere morbido e flessibile, simile alla trama di un tessuto.

"Per quanto ne sappiamo, questo è il primo idrogel che è stato segnalato con tali proprietà tattili e meccaniche", ha detto Raghavan. I fogli di gel sono rimasti morbidi e flessibili anche in condizioni ambientali per un anno, indicando stabilità. “Stiamo cercando di ottenere alcune proprietà uniche con semplici materiali di partenza”.

Quando i ricercatori hanno posizionato il foglio di gel su 25 ml (0,8 once) di acqua versata, il foglio si è gonfiato e lo ha assorbito entro 20 secondi, trattenendo l'acqua senza gocciolare. Tuttavia, il tampone in tessuto ha assorbito solo circa il 60% dell'acqua, lasciando dietro di sé delle gocce.

Il foglio di gel ha funzionato bene anche con liquidi densi, come sciroppo, sangue e persino fluidi che sono un milione di volte più densi dell'acqua. I ricercatori hanno scoperto che il foglio di gel poteva assorbire quasi 40 millilitri (1,4 once) di sangue in 60 secondi, mentre la garza assorbiva solo il 55% del sangue. Anche il foglio di gel trattiene bene il liquido, mentre la garza intrisa di sangue cola.

Rispetto ad assorbenti, spugne e garze, il foglio di gel ha assorbito oltre il doppio del sangue rispetto agli altri.

Successivamente, il team prevede di ottimizzare i propri fogli di gel aumentando l’assorbenza, rafforzando il materiale, riducendo i costi e rendendo i fogli riutilizzabili. I ricercatori stanno anche cercando di sviluppare fogli di gel per assorbire l'olio.

A causa della loro natura flessibile e assorbente, i fogli di gel hanno anche il potenziale di fermare il sanguinamento da ferite gravi come medicazione.

"Sono sempre interessato a portare le nostre invenzioni oltre la semplice pubblicazione di un articolo", ha detto Raghavan. "Sarebbe meraviglioso portarlo all'uso pratico."

Questo articolo è stato adattato da un comunicato di Cell Press.

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A. Scuola di Ingegneria James Clark