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據(jù)外媒報道，新加坡南洋理工大學（ Nanyang Technological University, Singapore，NTU Singapore）的科學家研發(fā)了一種利用磁場固化粘合劑的新方法。

環(huán)氧樹脂等傳統(tǒng)粘合劑通常用于粘結(jié)塑料、陶瓷和木材，旨在利用濕氣、熱度或光來固化，通常需要達到特定的固化溫度，從室溫至80攝氏度不等。當膠水結(jié)晶、硬化時，需要利用固化工藝將膠水與兩個安全表面交叉連接與粘合，以達到一定的強度。

研究人員展示由新型粘合劑粘合的各種材料（圖片來源：南洋理工大學）

NTU的新型“磁固化”粘合劑則可通過磁場將其固化，這一點對于在有些特定環(huán)境條件下，當前粘合劑無法好好工作而言非常有用。此外，當粘合劑夾在橡膠或木材等絕緣材料之間，熱、光和空氣等傳統(tǒng)活化劑會難以接觸到粘合劑。

復合材料制成的自行車車架、頭盔和高爾夫球桿等產(chǎn)品目前就由兩液環(huán)氧樹脂粘合劑制成，其中樹脂與硬化劑混合在一起，反應會立即開始。

至于碳纖維（將一層一層的薄碳帶粘合在一起）制造商以及碳纖維運動設備制造商，他們的工廠會采用大型高溫烤箱，花費數(shù)小時將環(huán)氧樹脂粘合劑固化，此種能量密集型固化過程也是導致碳纖維成本高的主要原因。

而此種新型“磁固化”粘合劑通過將普通商用環(huán)氧樹脂粘合劑與NTU科學家制成的特制磁性納米顆粒混合制成，無需像兩液型粘合劑（有兩種液體，在使用前需要混合在一起）一樣，與硬化劑或促進劑混合，因而易于生產(chǎn)與應用。此種粘合劑在穿過磁場后會被激活，從而可將材料粘合在一起，而只需要利用一個小型電磁裝置就可以輕易產(chǎn)生磁場。與傳統(tǒng)的大型烤箱相比，使用的能源更少。

研究人員利用磁場固化粘合劑（圖片來源：南洋理工大學）

例如，一克的磁固化粘合劑只需在5分鐘內(nèi)利用200瓦的電磁裝置輕易完成固化，只消耗16.6瓦時的能量，而傳統(tǒng)2000瓦的烤箱則需要花費1小時固化同量的傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂粘合劑，消耗2000瓦時，比磁固化粘合劑多消耗120倍的能量。

該項研究成果可應用于各種領域，如高端運動器材、汽車產(chǎn)品、電子設備、能源領域、航空航天和醫(yī)療制造等。實驗室測試顯示，此種新型粘合劑的強度可達700萬帕，與市場上的很多環(huán)氧樹脂粘合劑相當。

研究人員解釋表示：“我們的關(guān)鍵研究成果是研發(fā)了一種方法，能夠通過將粘合劑暴露在磁場中，在幾分鐘內(nèi)將其固化，同時還可以保證在其被應用到其他物體上時，防止表面過熱。這一點非常重要，因為有些物體表面具有極端的熱敏性，如柔性電子設備和生物可降解塑料等。”

“磁固化”粘合劑如何工作

此種新型粘合劑由兩種主要成分制成，一種是通過加熱進行固化的商用環(huán)氧樹脂，另一種是錳、鋅和銅（MnxZn1-xFe2O4）化學組合制成的氧化納米顆粒。

當電磁能量穿過此類納米顆粒時，它們會被加熱，并激活固化過程。此外，此類特制納米顆粒還能夠控制加熱的最高溫，從而防止過熱以及形成熱點。

由于無需使用大型工業(yè)烤箱，激活此類粘合劑在空間和能源消耗方面的足跡更小。固化過程中的能源效率對于實現(xiàn)綠色制造至關(guān)重要，綠色制造的產(chǎn)品會在較低的溫度下制成，而且加熱和冷卻過程使用的能量也更少。

例如，運動鞋制造商常常難以加熱橡膠鞋底與鞋上半部分之間的粘合劑，因為橡膠是一種熱絕緣體，不會將熱量傳輸至傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂粘合劑，因而在熱量到達粘合劑之前，需要利用烤箱長時間加熱鞋子。

利用磁場激活的粘合劑就可以克服該困難，因為可以在粘合劑中激活固化過程。還可以將交變磁場嵌入到傳送系統(tǒng)底部，讓預涂了粘合劑的產(chǎn)品在穿過該磁場時能夠固化。

提升生產(chǎn)效率

研究人員還預計該技術(shù)可以提高需要粘合劑接頭的產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。此種溫度可控的磁性納米顆粒經(jīng)過設計，可以與現(xiàn)有的一步法粘合劑配方混合，因此市面上的很多環(huán)氧樹脂粘合劑都可以變成磁場激活粘合劑。

既然可以調(diào)整固化速度與溫度，現(xiàn)有的產(chǎn)品制造商就能夠重新設計或改進現(xiàn)有的生產(chǎn)方式。例如，新工藝能夠在所有部件上預涂粘合劑，然后在部件通過傳送帶時，將粘合劑固化，無需在傳統(tǒng)裝配線上逐個給部件涂上粘合劑。不使用烤箱，就可以減少停機時間，實現(xiàn)更高效的生產(chǎn)。

研究人員還表示：“我們新研發(fā)的磁固化粘合劑只需幾分鐘就可以完成固化，能夠利用高強度粘合保證表面的粘結(jié)，在運動、醫(yī)療、汽車和航空航天領域有很大的應用潛力。此種高效的工藝能夠節(jié)省成本，因為無需像傳統(tǒng)的熱固化一樣，需要很大的空間和很多能量。”

此前有關(guān)熱活化粘合劑的研究是利用電流穿過線圈，即感應固化，粘合劑被從外部加熱與固化。不過，此種方法的缺點是會在粘合劑內(nèi)部形成熱點，從而導致物體表面過熱且粘結(jié)不均。

未來，該研究小組希望能夠與粘合劑制造商合作，實現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)化。目前，他們已經(jīng)通過南洋理工大學的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)公司NTUitive申請了專利，而且其技術(shù)已經(jīng)引起了運動產(chǎn)品制造商的興趣。

信息來源：搜狐新聞