南洋理工大学 (从左至右)NTU·阿索克教授、特里·斯蒂尔教授、拉朱·弗教授
拉马努扬和李察·乔德里博士举起各种软硬材料，用他们新的磁固化胶水粘合在一起。信用:NTU新加坡 新加坡南洋理工大学(NTU新加坡)的科学家开发了一种利用磁场固化粘合剂的新方法
用于粘合塑料、陶瓷和木材的常规粘合剂如环氧树脂通常被设计成利用湿气、热量或光来固化
它们通常需要特定的固化温度，从室温到80摄氏度
随着胶水结晶和硬化以达到其最终强度，固化过程对于将胶水与两个固定表面交联和粘合是必要的
NTU的新型“磁固化”胶水可以通过磁场固化
这在某些环境条件下非常有用，在这些条件下，目前的粘合剂不能很好地工作
此外，当粘合剂夹在橡胶或木材等绝缘材料之间时，热、光和空气等传统活化剂不容易接触到粘合剂
复合材料自行车架、头盔和高尔夫球杆等产品目前是由两部分环氧粘合剂制成的，其中树脂和硬化剂混合在一起，反应立即开始
对于碳纤维制造商——层层粘合在一起的碳薄带——和涉及碳纤维的运动器材制造商来说，他们的工厂使用大型高温烘箱来固化环氧树脂胶达数小时
这种高能耗的固化过程是碳纤维成本高的主要原因
这种新的“磁固化”粘合剂是通过将一种典型的市售环氧树脂粘合剂与NTU科学家特制的磁性纳米粒子相结合而制成的
它不需要与任何硬化剂或促进剂混合，不像双组分粘合剂(有两种液体必须在使用前混合)，使其易于制造和应用
助理教授斯蒂尔(左)和李察博士用电磁场固化棉网上的磁固化胶。荣誉:NTU新加波 当它通过一个很容易由小型电磁装置产生的磁场被激活时，它就把这些材料结合在一起
这比传统的大型烤箱消耗的能量少
例如，一克磁固化粘合剂可以在五分钟内由200瓦的电磁装置容易地固化(消耗16
6瓦时)
这比传统的2000瓦烘箱少120倍的能量需求，后者需要一个小时(消耗2000瓦小时)来固化传统的环氧树脂
由拉朱教授开发
拉马努扬，副教授特里·斯蒂尔和博士
NTU材料科学与工程学院的Richa Chaudhary说，这些发现发表在科学杂志《今日应用材料》上，并在广泛的领域提供了潜在的应用
这包括高端运动设备、汽车产品、电子、能源、航空航天和医疗制造流程
实验室测试表明，这种新型粘合剂的强度高达7兆帕，与市场上的许多环氧粘合剂相当
阿索克·斯蒂尔教授是各种先进粘合剂的专家，他解释说:“我们的主要发展是一种在暴露于磁场中几分钟内固化粘合剂的方法，同时防止它们所应用的表面过热
这一点很重要，因为我们想要连接的一些表面非常热敏感，如柔性电子产品和生物降解塑料
" “磁固化”胶水是如何工作的 这种新型粘合剂由两种主要成分组成——一种可通过加热固化的市售环氧树脂，以及由锰、锌和铁(MnxZn1-xFe2O4)的化学组合制成的氧化物纳米粒子
NTU拉朱教授拿着两块中间用磁固化胶粘合的木头，并弯曲，以展示其强大的粘合力。好评(0) 这些纳米粒子被设计成当电磁能量通过它们时加热，激活固化过程
这些特殊的纳米粒子可以控制最高温度和加热速率，消除过热和热点形成
无需大型工业烘箱，胶水的活化在空间和能耗方面具有较小的足迹
固化过程中的能源效率对于绿色制造至关重要，在绿色制造中，产品在较低的温度下制造，并且加热和冷却使用较少的能源
例如，运动鞋制造商通常难以加热橡胶鞋底和鞋的上半部之间的粘合剂，因为橡胶是绝热体，并且阻止热量传递到传统的环氧树脂胶
在热量到达胶水之前，需要一个烤箱来长时间加热鞋子
使用磁场激活胶，通过直接激活固化过程，只在胶中，绕过了这个困难
交变磁场也可以嵌入传送带系统的底部，因此预涂有胶水的产品在通过磁场时可以固化
提高制造效率 因在磁性材料方面的进步而获得国际认可的拉朱·拉马努扬教授共同领导了该项目，并预测该技术可以提高需要胶接的制造效率
“我们的温控磁性纳米粒子被设计成与现有的一锅粘合剂配方相混合，因此市场上的许多环氧基粘合剂可以被转化为磁场激活胶，”拉马努詹教授说
“固化的速度和温度可以调整，因此现有产品的制造商可以重新设计或改进他们现有的制造方法
例如，代替在传统的装配线上一部分一部分地涂胶和固化，新的工艺可以是在所有部件上预先涂胶，然后在它们沿着输送链移动时固化它们
没有烤箱，这将导致更少的停机时间和更高效的生产
" 这项研究的第一作者，博士
Richa Chaudhary说，“我们新开发的磁固化粘合剂的固化只需要几分钟而不是几个小时，而且能够以高强度粘合来固定表面，这在体育、医疗、汽车和航空航天工业中引起了极大的兴趣
由于常规热固化所需的空间和能量显著减少，这种有效的方法还可以节约成本
" 之前对热激活胶水的研究使用了一种流经线圈的电流，这种电流被称为感应固化，胶水从外部被加热和固化
然而，它的缺点包括表面过热和由于粘合剂中形成热点而导致的不均匀结合
展望未来，该团队希望与粘合剂制造商合作，将他们的技术商业化
他们已经通过该大学的创新和企业公司NTUitive申请了专利
他们的研究已经引起了体育用品制造商的兴趣
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