Ученые из Сингапура разработали метод затвердевания эпоксидной смолы без использования печи, применяя для этого кратковременное и слабое магнитное поле.
Эпоксидные клеи обычно требуют воздействия внешних факторов, таких как тепло, свет или влажность, для отверждения. Однако сингапурские исследователи разработали клей, который полимеризуется под воздействием магнитного поля. Эта технология может оказаться полезной в тех случаях, когда традиционные клеи неэффективны, например, при фиксации изоляции, препятствующей использованию тепла, света и других факторов. Об этом ученые из Наньянского технологического университета сообщают в статье, опубликованной в журнале Applied Materials Today.
Достоинства новой технологии заключаются не только в отсутствии перегрева, но и в экономии ресурсов и повышении производительности. Однако изготовление углепластиковых деталей с использованием традиционных методов требует значительного количества времени для нагревания в печи.
По оценкам сингапурских ученых, небольшая порция «магнито-отверждаемого» состава может застыть всего за несколько минут, потребляя всего 16,6 Вт*ч энергии, что в 120 раз меньше, чем у традиционных клеев.
Процесс занимает не больше нескольких минут, а прочность соединения достигает 6,5 мегапаскаля, что сопоставимо с существующими составами.
Для достижения желаемого результата авторы включили в состав эпоксидной смолы смесь наночастиц марганца, цинка и оксида железа(II). Воздействие внешнего переменного магнитного поля вызывает нагрев этих частиц, что приводит к прогреву окружающего полимерного материала и его последующему затвердеванию. Ключевым достижением стало обеспечение отверждения при минимальной интенсивности магнитного поля, что позволяет избежать перегрева склеиваемых поверхностей, — говорит По словам Терри Стила, одного из авторов исследования, многие поверхности, подлежащие обработке, отличаются высокой чувствительностью к температуре. К ним относятся, например, гибкая электроника и биоразлагаемые пластмассы».
Новый клей успешно протестирован на пластике, керамике и древесине, что позволило обеспечить их прочное соединение с минимальным расходом времени и энергии. Стил и его команда полагают, что данная разработка получит широкое распространение, особенно в сферах, где необходимо массовое производство изделий из углепластика, таких как спортивные товары, автомобильная и авиационная промышленность. В настоящее время ведутся переговоры о коммерциализации этой технологии.
Металлический порошок планируется добавлять в стандартные смолы. Изменяя его объем, можно будет регулировать характеристики клеевого состава. Ранее ученые уже разработали способ придания эпоксидному клею особые свойства путем добавления наночастиц железа « обратимым», что позволит разъединять уже ненужные детали.