软硬兼具的粘合剂

作者:本刊编译(原文来自Fraunhofer) 文章来源:PT塑料网 点击数:22 发布时间:2018-02-14
为了将部件彼此连接起来,今天,最好的方法是用粘接取代焊接、铆接或螺钉,这样,可以使汽车、飞机和农业机械等变得更轻。
软硬兼具的粘合剂

在一个部件上软、硬兼具:新的塑料超材料MetAK(图片来自Fraunhofer LBF)

为了将部件彼此连接起来,今天,最好的方法是用粘接取代焊接、铆接或螺钉,这样,可以使汽车、飞机和农业机械等变得更轻。但这对粘合剂提出了很高的要求:它必须足够柔软,以便能够补偿连接区域的应力峰值,同时还应在表面提供刚性连接。现在,弗劳恩霍夫的研究人员已开发了MetAK粘合剂,它同时兼具软、硬性。

“MetAK能够与普通的双组分粘合剂相媲美,只是更多的组分是我们自己混合在一起的。”作为MetAK材料的合作开发者,来自弗劳恩霍夫结构耐久性和系统可靠性研究院(简称“LBF”,位于德国达姆施塔特)的Roland Klein博士介绍说,因为组分不必在实验室中精心合成,在市场中就可以买到,因此生产很简单。“确切的配方是我们的秘密。”Klein说。

硬度可单独调节

以合成树脂为基础的最初的粘性材料,其硬度可由两种硬化机制决定:紫外光照射和热处理。应当保持柔韧性的区域不受照射,取而代之的是热处理,以此对它们进行固化。它们与辐照固定区域最佳结合而形成一个网络,然后具有橡胶般的一致性,这对于动载荷而言是理想的,比如汽车发动机与车身连接处的载荷。在这种情况下,尤其是连接区域暴露在高应力峰值和振动中——这甚至是粘接飞机部件、风力涡轮机或火车结构都要面对的问题。

MetAK的优点是硬度很容易调节,不再需要拥有不同硬度的许多不同的粘合剂,可以灵活地将材料调整至振动的频率范围并对它们进行补偿。紫外辐射时间越长、越强烈,材料就变得越硬。采用辐射加热器进行最终热处理后,或者放在100~180℃(根据应用)的烤箱中,MetAK不再变形,化学反应即完成。

骨科应用的理想选择

MetAK不仅可用作粘合剂,还可以按指定的形状进行浇铸。辐射和热量可以用来产生具有流动过渡的硬区和软区,这对骨科应用具有吸引力。Klein的同事Tim Bastian Klaus正在研究一种MetAK胸衣,它能够在正确的地方为脊柱侧凸患者支撑变形的脊柱,同时又在其他地方具有柔性,这将有助于避免压痛点,并增加穿着的舒适性。此外,MetAK使得生产出具有个性化的现代设计以及透水结构(对大多数青少年患者而言,这是决定磨损次数的重要标准,从而决定着治疗的成功)的胸衣成为可能。与设计学生Anja Lietzau一起,Klaus凭借其创意赢得了2017弗劳恩霍夫创意大奖。“该材料也可用于其他骨科应用,如矫形鞋或假肢。”Klaus说。

MetAK为采用新型现代化设计的治疗脊柱侧凸的胸衣提供了高度的穿着舒适度(图片来自Fraunhofer LBF)

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