¿Por qué pega el pegamento? (con experimento)

Randall Munroe dice “Nunca he visto la historia de Ícaro como una lección de las limitaciones humanas. La veo como una lección de las limitaciones de la cera como adhesivo.” Actualmente los adhesivos se usan en los motores de cohetes, en el revestimiento de submarinos y hasta en tu vendita adhesiva. Detrás de algo que nos parece tan cotidiano hay mucha ciencia.

Pegamentos antiguos

Los pegamentos nos ayudan a componer nuestra vida y lo han hecho desde hace mucho tiempo. Hace 200 mil años los neandertales ya usaban un tipo de adhesivo. Tal vez por chiripa, descubrieron que al calentar corteza de abedul se producía una sustancia negra y pegajosa que conocemos como alquitrán. Se les ocurrió que esa sustancia pegajosa servía muy bien para unir sus puntas de flecha a palos.

Otros pegamentos que se usaron antiguamente fueron la cera de abeja, savia de pino, la vejiga natatoria de esturiones, pero el más común se hacía de una mezcla de partes de origen animal, como el colágeno de las pezuñas de los caballos. Los adhesivos actuales ya no provienen de plantas o animales, sino que son creados sintéticamente. 

¿Cómo funcionan?

¡Pues por fuerzas electromagnéticas! Sí: todos los adhesivos funcionan por la interacción de dos fuerzas. La cohesiva y la adhesiva. La fuerza cohesiva son los enlaces que mantienen unidas moléculas iguales: son como pequeños imanes que unen su lado negativo con el lado positivo de las otras moléculas. El agua se agrupa porque le gusta formar enlaces con otras moléculas de agua, claro que, estos enlaces son bastante débiles. Y la fuerza adhesiva son los enlaces que se forman entre moléculas diferentes. Al agua le gusta formar enlzaces con tu piel y mojarte, aunque estos enlaces también son débiles. 

Experimento

Con este experimento del “agua fugitiva” puedes observar como el agua puede desafiar la gravedad por su capacidad de adherirse a otros materiales. Vierte la misma cantidad de agua en dos vasos y agrega unas gotas de colorante diferente a cada vaso. Coloca los dos vasos en línea y entre ellos pon un tercer vaso completamente vacío. Dobla dos servilletas por la mitad o hazlas rollito y coloca un extremo en cada vaso con agua. Los extremos libres colócalos dentro del vaso vacío. Mide el tiempo que tardó el agua en pasar al vaso vacío. Prueba con diferentes líquidos para ver cuál se escapa más rápido. 

Tipos de enlaces

Pero el agua no es tan buen adhesivo. Para que una sustancia funcione como un buen pegamento los enlaces adhesivos que forme deben ser fuertes y sus enlaces cohesivos deben serlo aún más, para que el pegamento se pegue a si mismo.

Bastante sencillo ¿no? lo complicado viene cuando tenemos muchos tipos de pegamentos y cada uno forma uno o varios tipos de enlaces adhesivos diferentes. 

Los geckos son capaces de caminar en el techo sin necesidad de pegamento. En sus patas tienen muchas micro vellosidades, las cuales se adaptan a las porosidades de cualquier superficie. Las vellosidades pueden acercarse tanto a la superficie, que los átomos comienzan a actuar como imanes. Estos enlaces llamados “fuerzas de Van Der Waals” son lo suficientemente débiles para que el gecko pueda despegar sus patitas y seguir caminando.

El pegamento que usas cuando estas armando un modelo forma enlaces químicos. En este caso, el pegamento disuelve las cadenas de polímeros de los plásticos que estás intentando unir. Estas cadenas disueltas buscan unirse nuevamente y lo hacen con las cadenas adyacentes, formando moléculas nuevas. Algo similar a cuando derrites dos plásticos y los unes. Otros pegamentos también pueden unir objetos a través de enlaces mecánicos, como los dientes de un cierre que embonan.

Hay otras fuerzas en juego, como el entrecruzamiento de polímeros, el entrelazamiento de los mismos o la disipación, que está presente en los adhesivos viscosos y elásticos de las calcomanías y los post–its. Muchas veces actúan varios mecanismos al mismo tiempo. Como estos procesos se dan a escalas muy pequeñas resulta bastante complicado saber qué tipos de enlaces y en qué proporción se forman: todavía hay mucha discusión acerca de qué hace que los pegamentos peguen.

¿Quieres fabricar tu propio pegamento?

Produce el ancestral engrudo. Si eres niño o niña, pide ayuda a tus papás. En una olla pequeña vacía un vaso de harina de trigo y tres vasos de agua. Calienta la mezcla por unos 5 minutos. La harina contiene almidón, que está formado por moléculas de glucosa, amilosa y amilopectina. El agua caliente rompe los gránulos de estas moléculas. Deja que la mezcla se enfríe. ¡Ya tienes un pegamento que puedes usar para pegar papel y cartón! Las moléculas son libres de adherirse a las de estos materiales, rellenando los poros, y cuando se evapora el agua, queda bastante firme ¡a menos de que se moje otra vez!

Pegamentos impresionantes

Cuando se inventó la ciencia de los polímeros, se desarrolló increíblemente la producción de pegamentos. A pesar del desarrollo humano de súper pegamentos, las arañas y percebes producen pegamentos muchos más impresionantes que los nuestros. Recientemente, e inspirados en animales como los mejillones que se pegan a las rocas, se están desarrollando adhesivos sumamente fuertes, inocuos y capaces de adherirse bajo el agua. Estos pegamentos siguen en etapas de pruebas pero nos ayudarían a crear autos y aviones más eficientes y livianos evitando remaches y soldaduras, pegar uñas, pestañas y dientes usando pegamentos seguros y hasta reparar órganos.

¡CuriosaMente!