Profesor NTU Raju drží uprostřed dva kusy dřeva s magnetickým lepidlem v ruce, které jsou uprostřed svázány, což ukazuje sílu jeho silného pouta. Půjčka: NTU Singapur
Potenciální výhodou ekologické výroby je, že nové lepidlo šetří energii, čas a prostor.
Vědci z Nanyang University of Technology v Singapuru (NTU Singapore) vyvinuli nový způsob ošetření lepidel pomocí magnetického pole.
Běžná epoxidová lepidla používaná k lepení plastů, keramiky a dřeva jsou obvykle navržena k ošetření vlhkostí, teplem nebo světlem. Často vyžadují speciální teploty zpracování od teploty místnosti do 80 stupňů Celsia,
Proces vytvrzování vyžaduje, aby bylo lepidlo zesítěno, spojeno se dvěma spojenými povrchy, protože lepidlo krystalizuje a vytvrzuje na svou konečnou pevnost.
Nové „magnetizující“ lepidlo NTU lze vytvrdit průchodem magnetickým polem. To je užitečné zejména v určitých prostředích, kde aktuální lepidla nefungují dobře. Navíc, když se lepidlo nanáší na izolační materiál, jako je guma nebo dřevo, tradiční aktivátory, jako je teplo, světlo a vzduch, se k lepidlu snadno nedostanou.
https://www.youtube.com/watch?v=ai5ivb-obR0:
Výrobky, jako jsou kompozitní rámy jízdních kol, přilby a golfové hole, jsou v současné době vyráběny z dvousložkových epoxidových lepidel, která míchají pryskyřici, tvrdidlo a reakce začíná okamžitě.
Pro výrobce sportovního vybavení z uhlíkových vláken s tenkými uhlíkovými pásy lepenými vrstvu po vrstvě používají jejich továrny k ošetření epoxidového lepidla po mnoho hodin velké vysokoteplotní pece. Tento proces energetické terapie je hlavním důvodem vysoké ceny uhlíkových vláken.
Nové „magnetizační“ lepidlo se vyrábí kombinací komerčně dostupného epoxidového lepidla se speciálně upravenými magnetickými nanočásticemi vyvinutými vědci NTU. Na rozdíl od dvousložkových lepidel (která obsahují dvě kapaliny, které je nutné před použitím smíchat) nemusí být mísen s žádným tužidlem nebo urychlovačem, což usnadňuje výrobu a aplikaci.
Váže materiály, když jsou aktivovány průchodem magnetickým polem, které je snadno generováno malým elektromagnetickým zařízením. To spotřebovává méně energie než velká konvenční kamna.
Dr. Steele (vlevo) Ռ Dr. Rica ošetřuje magnetizační lepidlo na vatový tampon elektromagnetickým polem. Půjčka: NTU Singapur
Například jeden gram magnetizačního lepidla lze snadno vytvrdit 200 W elektromagnetickým zařízením za pět minut (spotřeba 16,6 W za hodinu). To vyžaduje 120krát méně energie než u tradičních 2000 wattových kamen, což trvá jednu hodinu (spotřebuje 2 000 wattů za hodinu) k ošetření konvenčního epoxidu.
Vyvinutý profesorem Raju V. Výsledky byly publikovány ve vědeckém časopise Ramanujan, docent Terry Steele Ռ Dr. Richa Chodhari z NTU School of Materials Science and Engineering. Aplikované materiály dnes արկել navrhnout potenciální uplatnění v široké škále oblastí.
Patří sem vysoce kvalitní sportovní vybavení, automobilové výrobky, elektronika, energetika, letecký průmysl a lékařské výrobní procesy. Laboratorní testy prokázaly, že nové lepidlo má ve srovnání s mnoha epoxidovými lepidly na trhu sílu až 7 megapascalů.
Dr. Steele, odborník na různé typy pokročilých lepidel, vysvětlil: „Náš hlavní vývoj je způsob, jak vytvrzovat lepidla během několika minut od magnetického pole a zároveň zabránit přehřátí povrchů na ně nanesených. To je možné, protože některé povrchy, které chceme spojit, jsou extrémně citlivé na teplo, například flexibilní elektronika a biologicky odbouratelné plasty. “
Jak funguje „magnetizační“ lepidlo?
Nové lepidlo se skládá ze dvou hlavních složek. Komerčně dostupné epoxidové tepelně ošetřené ջերմ oxidové nanočástice: mangan, zinek և železo (včetně manganu, zinek և železo) (MnxZn1-xFe2O4).
Tyto nanočástice jsou určeny k zahřívání, když jimi prochází elektromagnetická energie, čímž aktivuje proces hojení. Maximální teplota ohřevu Speciální Rychlost: lze regulovat pomocí těchto speciálních nanočástic, což eliminuje přehřátí formation tvorbu horkých míst.
(Zleva doprava) Docent NTU, profesor Terry Steele, profesor Raju W. Ramanujan և Dr. Rica Chodhari jsou uchováváni v různých měkkých tvrdých materiálech, které jsou spojeny dohromady s novým magnetickým lepidlem. Půjčka: NTU Singapur
Bez potřeby velkých průmyslových pecí má aktivace lepidla menší stopu z hlediska prostoru a spotřeby energie. V procesu úpravy jsou možné úspory energie pro zelenou výrobu, kde se produkt připravuje při nižší teplotě ,: používá méně energie na ohřev ացման na chlazení.
Například pro výrobce tenisek je často obtížné zahřívat lepidla mezi gumovými podrážkami և horní poloviny boty և, protože guma je tepelně izolační a odolává přenosu tepla na běžná epoxidová lepidla. Potřebujete kamna, abyste udrželi boty v teple po dlouhou dobu, než se teplo dostane na lepidlo.
Použití lepidla aktivovaného magnetickým polem tento problém obchází přímou aktivací pouze procesu vytvrzování lepidla.
Náhradní magnetické pole může být také zabudováno do systémů dopravníkového pásu, takže předem nanesené lepicí produkty mohou být vytvrzeny, když procházejí magnetickým polem.
Zvyšování efektivity výroby
Profesor Raju Ramanujan, který je mezinárodně uznáván za své pokroky v magnetických materiálech, vedl projekt a předpovídal, že tato technologie by mohla zvýšit efektivitu výroby lepicích spojů.
„Naše teplotně řízené magnetické nanočástice jsou navrženy tak, aby splývaly se stávajícími lepidly s jedním kotlem, takže mnoho lepidel na bázi epoxidů na trhu lze převést na magneticky aktivovaná lepidla,“ uvedl Ramanuja.
„Rychlost a teplotu vytvrzování lze upravit tak, aby výrobci stávajících produktů mohli upravit nebo vylepšit stávající výrobní metody. Například namísto nanášení lepidla na běžnou montážní linku, aby se částečně vytvrdilo, může být novým procesem předběžné lepení všech dílů a následné ošetření, když se pohybují kolem dopravního řetězu. „Bez kamen by to vedlo k mnohem menším prostojům a efektivnější výrobě.“
První autor výzkumu, Dr. Richa Chodhari, řekl: „Naše nově vyvinuté ošetření magnetizačním lepidlem trvá místo hodin jen několik minut, přesto je schopno opatřit povrchy vysokopevnostními vazbami, o které je velký zájem ve sportu. , lékařský, automobilový a letecký průmysl. Tento efektivní proces může ušetřit náklady, protože se výrazně sníží prostor a energie potřebné pro konvenční tepelné zpracování. “
Tento tříletý projekt byl podpořen Agenturou pro vědu, technologii a výzkum (A * STAR).
Předchozí práce na tepelně aktivovaném lepidle využívaly elektrický proud protékající cívkou, známou jako indukční úprava, kde se lepidlo zvenčí zahřívá a vytvrzuje. Mezi jeho nevýhody však patří přehřátí povrchů, nerovnoměrné lepení v důsledku horkých míst uvnitř lepidla.
Do budoucna tým doufá, že zapojí výrobce lepidel, aby spolupracovali na komercializaci jejich technologií. Patentovali NTUitive University, inovativní a podnikatelskou společnost. O jejich výzkum se již zajímali výrobci sportovních produktů.
Odkaz. „Reza Chodhari, Varun Chodhari, Raju V. Ramanujan երի Terry WJ Steele, „Magnetizace neúspěšných teplotních epoxidových lepidel“, 2020 15. září Aplikované materiály dnes,
DOI: 10.1016 / j.apmt.2020.100824: