Ang mga siyentipiko ay nag-imbento ng isang bagong pandikit na naisaaktibo ng isang magnetic field – nakakatipid ng enerhiya, oras at puwang

Humahawak at yumuko si Propesor NTU Raju ng dalawang piraso ng kahoy na pinagbuklod sa gitna ng isang magnetikong sensitibong pandikit upang maipakita ang malakas na lakas ng pagbubuklod. Kredito: NTU Singapore

Ang bagong malagkit, na kung saan ay isang potensyal na mahusay para sa paggawa ng kalikasan sa kapaligiran, nakakatipid sa enerhiya, oras at puwang.

Ang mga siyentista mula sa Nanyang University of Technology, Singapore (NTU Singapore), ay gumawa ng isang bagong paraan upang gamutin ang mga adhesive gamit ang isang magnetikong larangan.

Ang mga maginoo na adhesive, tulad ng epoxy resin, na ginagamit upang magbigkis ng plastik, ceramic, at kahoy, ay karaniwang dinisenyo upang gamutin ang paggamit ng kahalumigmigan, init, o ilaw. Kadalasan ay nangangailangan sila ng isang tiyak na temperatura ng paggamot, mula sa temperatura ng kuwarto hanggang 80 degree Celsius.

Ang proseso ng paggamot ay kinakailangan upang i-crosslink at maiugnay ang malagkit sa dalawang nakapirming mga ibabaw kapag ang malagkit ay nag-crystallize at tumigas upang makamit ang panghuli lakas.

Ang bagong “magnetic curing” na adhes ng NTU ay maaaring magaling sa pamamagitan ng pagpasa nito sa isang magnetic field. Kapaki-pakinabang ito sa ilang mga kundisyon sa kapaligiran kung saan hindi gumagana nang maayos ang mga kasalukuyang adhesive. Bilang karagdagan, kapag ang malagkit ay na-sandwich sa pagitan ng isang insulate na materyal tulad ng goma o kahoy, ang mga tradisyunal na activator, tulad ng init, ilaw at hangin, ay hindi madaling maabot ang malagkit.

Ang mga produkto tulad ng mga pinaghalong frame ng bisikleta, helmet at golf club ay ginawa ngayon mula sa dalawang bahagi na epoxy adhesives kung saan halo-halong dagta at tigas at agad na nagsisimula ang reaksyon.

Para sa mga tagagawa ng carbon fiber – manipis na mga teyp ng carbon na nakadikit sa mga layer – at mga tagagawa ng kagamitan sa palakasan na may carbon fiber, ang kanilang mga pabrika ay gumagamit ng malalaking temperatura na mataas na temperatura upang pagalingin ang epoxy na pandikit sa loob ng maraming oras. Ang proseso ng paggamot na masinsinang enerhiya ay ang pangunahing dahilan para sa mataas na halaga ng carbon fiber.

Ang bagong “magnet sensing” na pandikit ay ginawa sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng isang tipikal na epoxy na pandikit, na magagamit para sa pagbebenta, na may espesyal na inangkop na mga magnetikong nanoparticle na ginawa ng mga siyentipiko ng NTU. Hindi ito kailangang ihalo sa anumang hardener o accelerator, hindi katulad ng dalawang sangkap na adhesives (na mayroong dalawang likido na kailangang ihalo bago gamitin), na ginagawang madali ang paggawa at pag-apply.

Ito ay nagbubuklod ng mga materyales kapag naaktibo, dumadaan sa isang magnetic field na madaling nilikha ng isang maliit na electromagnetic device. Gumagamit ito ng mas kaunting enerhiya kaysa sa isang malaking maginoo na pugon.

Magnetically curing adhesive sa cotton mesh

Assoc. Ang istilo (kaliwa) at Dr. Rich, na inaprubahan ang isang magnetikong sensitibong malagkit sa isang cotton mesh gamit ang isang electromagnetic field. Kredito: NTU Singapore

Halimbawa, ang isang gramo ng magnetikong pagbubukas ng pandikit ay maaaring madaling gumaling sa isang aparato na electromagnetic na may lakas na 200 watts sa loob ng limang minuto (kumakain ng 16.6 watts). Ito ay 120 beses na mas kaunting enerhiya kaysa sa isang tradisyonal na 2000 wat watasan, tumatagal ng isang oras upang gamutin ang isang maginoo na epoxy (kinakailangan ng 2000 watts).

Ang mga resulta, na binuo ni Propesor Raju V. Ramanujan, Associate Professor Terry Steele at Dr. Rich Chadhari mula sa School of Materials Science and Technology ng NTU, ay nai-publish sa isang science journal. Inilapat na mga materyales ngayon at nag-aalok ng mga potensyal na application sa isang iba’t ibang mga patlang.

Kasama rito ang mga high-end na kagamitan sa palakasan, mga produktong automotive, electronics, enerhiya, aerospace at paggawa ng medikal. Ipinakita ang mga pagsubok sa laboratoryo na ang bagong malagkit ay may lakas na hanggang 7 megapascals, na kapareho ng maraming epoxy adhesives sa merkado.

Ang Associate Professor na si Propesor Steele, isang dalubhasa sa iba’t ibang uri ng modernong mga adhesive, ay nagpaliwanag: “Ang aming pangunahing pag-unlad ay isang paraan upang pagalingin ang mga adhesive sa loob ng ilang minuto ng pagkakalantad sa isang magnetic field, habang pinipigilan ang sobrang pag-init ng mga ibabaw kung saan inilapat ang mga ito. Ito ay mahalaga sapagkat ang ilan sa mga ibabaw na nais nating kumonekta ay labis na sensitibo sa init, tulad ng kakayahang umangkop na electronics at nabubulok na mga plastik. “

Paano gumagana ang pandikit na “magnetic sensing”

Ang bagong malagkit ay gawa sa dalawang pangunahing sangkap – isang magagamit na komersyal na epiko-resable na resin ng init, at mga oxide nanoparticle na ginawa mula sa isang kombinasyon ng kemikal na may kasamang manganese, zinc at iron (MnxZn1-xFe2O4).

Ang mga nanoparticle na ito ay dinisenyo upang magpainit habang ang enerhiya ng electromagnetic ay dumadaan sa kanila, na nagpapagana ng proseso ng paggamot. Ang maximum na temperatura at rate ng pag-init ay maaaring makontrol ng mga espesyal na nanoparticle, inaalis ang overheating at ang pagbuo ng mga hot spot.

Associate Professor ng NTU Terry Steele, Propesor Raju V. Ramanujan at Dr.  Rich Chaudhary

(Mula kaliwa hanggang kanan) Associate Professor ng NTU na si Terry Steele, Propesor Raju W. Ramanujan at Dr. Rich Chaudhary ay may hawak na iba’t ibang malambot at matitigas na materyales na nakatali sa isang bagong malagkit na malagkit na magnet. Kredito: NTU Singapore

Nang walang pangangailangan para sa malalaking mga pang-industriya na hurno, ang pagsasaaktibo ng malagkit ay may isang mas maliit na imprint sa espasyo at sa pagkonsumo ng enerhiya. Ang kahusayan ng enerhiya sa proseso ng paggamot ay mahalaga para sa mga industriya na palakaibigan sa kapaligiran kung saan ang mga produkto ay ginawa sa mas mababang temperatura at gumagamit ng mas kaunting enerhiya para sa pag-init at paglamig.

Halimbawa, ang mga tagagawa ng sapatos ng palakasan ay madalas na nahihirapan sa pag-init ng mga adhesive sa pagitan ng solong goma at itaas na kalahati ng sapatos dahil ang goma ay isang thermal insulator at lumalaban sa paglipat ng init gamit ang maginoo na epoxy adhesive. Kailangan ng oven upang maiinit ang sapatos nang mahabang panahon bago maabot ng init ang pandikit.

Ang paggamit ng isang malagkit na pinapagana ng isang magnetic field na nakakaiwas sa kahirapan na ito sa pamamagitan ng direktang pag-aktibo ng proseso ng paggamot sa adhesive lamang.

Ang alternating magnetic field ay maaari ring maitayo sa ilalim ng mga conveyor belt system, kaya ang mga produktong may paunang inilapat na pandikit ay maaaring magaling sa pamamagitan ng pagdaan sa isang magnetic field.

Pagpapabuti ng kahusayan sa produksyon

Si Propesor Raju Ramanujan, na nakatanggap ng pagkilala sa internasyonal para sa kanyang mga nagawa sa larangan ng mga materyal na pang-magnetiko, ay pinangunahan ang proyekto at hinuhulaan na ang teknolohiyang ito ay maaaring dagdagan ang kahusayan ng produksyon kung saan kinakailangan ang mga adhesive seam.

“Ang aming kontrol ng temperatura na magnetikong nanoparticle ay idinisenyo upang makihalubilo sa mga umiiral na pormula ng malagkit na nilalaman sa isang solong sisidlan, napakaraming mga adhesives na nakabatay sa epoxy ay maaaring gawing isang malagkit na pinapagana ng isang magnetic field,” sabi ni Propesor Ramanujan.

“Ang rate at temperatura ng paggamot ay maaaring makontrol, kaya’t ang mga tagagawa ng mga mayroon nang mga produkto ay maaaring mag-recycle o pagbutihin ang mayroon nang mga pamamaraan sa paggawa. Halimbawa, sa halip na maglapat ng pandikit at bahagyang pagalingin ito sa isang maginoo na linya ng pagpupulong, ang isang bagong proseso ay maaaring paunang ilapat ang pandikit sa lahat ng mga bahagi at pagkatapos ay pagalingin ito habang gumagalaw ka sa kadena ng conveyor. Kung walang mga oven, hahantong ito sa mas kaunting downtime at mas mahusay na produksyon. “

Ang unang may-akda ng pag-aaral, si Dr Rich Chadhari, ay nagsabi: “Ang paggamot ng aming bagong binuo na magnetikong pambungad na malagkit ay tumatagal ng ilang minuto, hindi oras, at may kakayahang mag-ayos ng mga ibabaw na may mataas na lakas na mga bono na pumukaw sa malaking interes sa palakasan, medikal, automotiko at aerospace. Ang mahusay na proseso na ito ay maaari ring makatipid ng pera, dahil ang puwang at lakas na kinakailangan para sa maginoo na paggagamot ng thermal ay nabawasan. “

Ang tatlong taong proyekto na ito ay suportado ng Agency for Science, Technology and Research (A * STAR).

Ang nakaraang trabaho sa pamamagitan ng init na naka-aktibo na malagkit ay gumamit ng isang kasalukuyang kuryente na dumadaan sa isang likid na kilala bilang induction curing, kung saan ang malagkit ay pinainit at gumaling mula sa labas. Gayunpaman, ang mga kapinsalaan nito ay nagsasama ng sobrang pag-init ng mga ibabaw at hindi pantay na pagdirikit dahil sa pagbuo ng mga maiinit na lugar sa malagkit.

Sa pagsulong, inaasahan ng koponan na makisali sa mga adhesive na tagagawa upang makipagtulungan sa komersyalisasyon ng kanilang teknolohiya. Nag-file sila ng isang patent sa pamamagitan ng NTUitive, isang unibersidad na pagbabago at kumpanya ng entrepreneurship. Naging interes na sila sa kanilang pagsasaliksik mula sa mga tagagawa ng pampalakasan.

Sanggunian: “Magnetic Sensing of Epoxy Adhesives na Nagbibigay ng Kaligtasan sa Temperatura”, Richa Chadhari, Varun Chaudhari, Raju V. Ramanujan at Terry W. Steele, Setyembre 15, 2020 Inilapat na mga materyales ngayon.
DOI: 10.1016 / j.apmt.2020.100824

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Gut Microbes ay maaaring maging isang Susi sa Pagbubukas ng Pagkabalisa

Isang micrograph ng pag-scan ng electron ng Escherichia coli, na isa sa maraming uri ng bakterya na matatagpuan sa mga bituka ng mammalian. ...

Isiniwalat ang 260-Milyong Taon na Killing Machine

Isang live na muling pagtatayo ng Anteosaurus na umaatake sa isang halaman ng Moschognathus. Kredito: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) Dating itinuturing na mabigat, mabagal at...

Doblein ang bilang ng mga kilalang lente ng gravity gamit ang artipisyal na intelihensiya

Mga halimbawa ng mga gravity lens sa data ng Pag-aaral ng Pamana ng DESI. Kredito: DESI Heritage Imaging Surveys / LBNL / DOE...

Pagkuha ng mga materyales sa 2D para sa pagikot

Paglalarawan ng artistikong konsepto ng Spintronic. Ang mga siyentista mula sa Unibersidad ng Tsukuba at ang Institute of High Pressure Physics ay gumagawa ng isang...

Natuklasan ng mga Mananaliksik ang Kamakailang Genetic Communication sa Pagitan ng Mga Chimpanzee Subspecies

Ang mga sample ng dumi ng Chimpanzee ay nakolekta sa buong Africa upang matukoy kung ang mga tao ay kamakailan-lamang na konektado sa kabila...

Newsletter

Subscribe to stay updated.