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新型磁固化粘合剂几分钟内可固化

2021-01-25 08:55:57

据外媒报道,新加坡南洋理工大学( Nanyang Technological University, Singapore,NTU Singapore)的科学家研发了一种利用磁场固化粘合剂的新方法。

环氧树脂等传统粘合剂通常用于粘结塑料、陶瓷和木材,旨在利用湿气、热度或光来固化,通常需要达到特定的固化温度,从室温至80摄氏度不等。当胶水结晶、硬化时,需要利用固化工艺将胶水与两个安全表面交叉连接与粘合,以达到一定的强度。

NTU的新型“磁固化”粘合剂则可通过磁场将其固化,这一点对于在有些特定环境条件下,当前粘合剂无法好好工作而言非常有用。此外,当粘合剂夹在橡胶或木材等绝缘材料之间,热、光和空气等传统活化剂会难以接触到粘合剂。

复合材料制成的自行车车架、头盔和高尔夫球杆等产品目前就由两液环氧树脂粘合剂制成,其中树脂与硬化剂混合在一起,反应会立即开始。

至于碳纤维(将一层一层的薄碳带粘合在一起)制造商以及碳纤维运动设备制造商,他们的工厂会采用大型高温烤箱,花费数小时将环氧树脂粘合剂固化,此种能量密集型固化过程也是导致碳纤维成本高的主要原因。

而此种新型“磁固化”粘合剂通过将普通商用环氧树脂粘合剂与NTU科学家制成的特制磁性纳米颗粒混合制成,无需像两液型粘合剂(有两种液体,在使用前需要混合在一起)一样,与硬化剂或促进剂混合,因而易于生产与应用。此种粘合剂在穿过磁场后会被激活,从而可将材料粘合在一起,而只需要利用一个小型电磁装置就可以轻易产生磁场。与传统的大型烤箱相比,使用的能源更少。

例如,一克的磁固化粘合剂只需在5分钟内利用200瓦的电磁装置轻易完成固化,只消耗16.6瓦时的能量,而传统2000瓦的烤箱则需要花费1小时固化同量的传统环氧树脂粘合剂,消耗2000瓦时,比磁固化粘合剂多消耗120倍的能量。

该项研究成果可应用于各种领域,如高端运动器材、汽车产品、电子设备、能源领域、航空航天和医疗制造等。实验室测试显示,此种新型粘合剂的强度可达700万帕,与市场上的很多环氧树脂粘合剂相当。

研究人员解释表示:“我们的关键研究成果是研发了一种方法,能够通过将粘合剂暴露在磁场中,在几分钟内将其固化,同时还可以保证在其被应用到其他物体上时,防止表面过热。这一点非常重要,因为有些物体表面具有极端的热敏性,如柔性电子设备和生物可降解塑料等。”

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