Ilmuwan Menemukan Lem Baru Yang Diaktifkan Medan Magnet – Hemat Energi, Waktu dan Ruang

NTU Prof Raju memegang dan membengkokkan dua potong kayu yang direkatkan di tengah lem magnetocurating, untuk menunjukkan kekuatan ikatan yang kuat. Kredit: NTU Singapura

Manfaat potensial bagi manufaktur ramah lingkungan, lem baru ini menghemat energi, waktu, dan ruang.

Ilmuwan di Nanyang University of Technology, Singapura (NTU Singapura), telah mengembangkan cara baru untuk menyembuhkan perekat dengan medan magnet.

Perekat konvensional seperti epoksi yang digunakan untuk mengikat plastik, keramik, dan kayu biasanya dirancang untuk mengering menggunakan kelembapan, panas, atau cahaya. Mereka seringkali membutuhkan suhu pengawetan tertentu, mulai dari suhu ruangan hingga 80 derajat Celsius.

Proses penyembuhan diperlukan untuk mengikat silang dan mengikat lem dengan dua permukaan untuk memastikan bahwa lem mengkristal dan mengeras untuk mendapatkan kekuatan akhirnya.

Lem baru “magnetocuring” NTU dapat menyembuhkan melewati medan magnet. Ini sangat berguna dalam kondisi lingkungan tertentu di mana perekat saat ini tidak berfungsi dengan baik. Selain itu, ketika perekat disisipkan di antara bahan isolasi seperti karet atau kayu, aktivator tradisional seperti panas, cahaya, dan udara tidak dapat dengan mudah mencapai perekat.

Produk seperti rangka sepeda komposit, helm dan tongkat golf, saat ini dibuat dengan perekat epoksi di dua bagian, di mana resin dan pengeras dicampur dan reaksi segera dimulai.

Untuk produsen serat karbon – pita karbon tipis yang direkatkan lapis demi lapis – dan produsen peralatan olahraga yang menggunakan serat karbon, pabrik mereka menggunakan tungku suhu tinggi yang besar untuk mengeringkan lem epoksi selama beberapa jam. Proses pengawetan intensif energi ini merupakan alasan utama tingginya biaya serat karbon.

Perekat “magnetocuring” baru dibuat dengan menggabungkan perekat epoksi yang tersedia secara komersial dengan nanopartikel magnet yang diadaptasi secara khusus yang dibuat oleh para ilmuwan NTU. Tidak perlu dicampur dengan pengeras atau akselerator, tidak seperti perekat dua komponen (yang memiliki dua cairan yang harus dicampur sebelum digunakan), yang memfasilitasi pembuatan dan aplikasi.

Ini mengikat material ketika diaktifkan dengan melewati medan magnet, yang dengan mudah dihasilkan oleh perangkat elektromagnetik kecil. Ini menggunakan lebih sedikit energi daripada oven konvensional besar.

Lem Magnetocuring pada Cotton Knit

Assoc Prof Prof. Steele (kiri) dan Dr. Lem magnetocuring penyembuhan yang kaya pada jaring kapas dengan medan elektromagnetik. Kredit: NTU Singapura

Misalnya, satu gram perekat magnetocuring dapat dengan mudah disembuhkan dengan perangkat elektromagnetik 200 Watt dalam lima menit (menghabiskan 16,6 Watt Jam). Ini 120 kali lebih sedikit energi yang dibutuhkan daripada oven tradisional 2000 Watt yang membutuhkan satu jam (mengkonsumsi 2000 Watt Hours) untuk menyembuhkan epoksi konvensional.

Dikembangkan oleh Profesor Raju V. Ramanujan, Associate Professor Terry Steele dan Dr. Richa Chaudhary dari NTU School of Material Science and Engineering, hasilnya dipublikasikan di jurnal ilmiah. Bahan Yang Diterapkan Saat Ini Ini menawarkan aplikasi potensial di berbagai bidang.

Ini termasuk peralatan olahraga kelas atas, produk otomotif, elektronik, energi, dirgantara, dan proses manufaktur medis. Uji laboratorium telah menunjukkan bahwa perekat baru memiliki kekuatan hingga 7 megapascal, setara dengan banyak perekat epoksi di pasaran.

Assoc Prof Prof., seorang ahli dalam berbagai jenis perekat tingkat lanjut, menjelaskan: “Pengembangan utama kami adalah cara untuk menyembuhkan perekat dalam beberapa menit setelah terpapar medan magnet, sekaligus menghindari permukaan yang terlalu panas. Ini penting karena beberapa permukaan yang ingin kita gabungkan sangat sensitif terhadap panas, seperti elektronik fleksibel dan plastik yang dapat terurai secara hayati. ”

Cara kerja lem “magnetocuring”

Perekat baru ini terbuat dari dua komponen utama – epoksi yang tersedia secara komersial yang diawetkan dengan panas, dan nanopartikel oksida yang terbuat dari kombinasi kimia termasuk mangan, seng, dan besi (MnxZn1-xFe2O4).

Nanopartikel ini dianggap memanas ketika energi elektromagnetik melewatinya, mengaktifkan proses penyembuhan. Suhu maksimum dan laju pemanasan dapat dikontrol oleh nanopartikel khusus ini, menghilangkan panas berlebih dan pembentukan titik panas.

Assoc NTU Prof. Terry Steele, Prof. Raju V. Ramanujan dan Drs.  Richa Chaudhary

(Dari kiri ke kanan) Assoc NTU Prof Terry Steele, Prof Raju V. Ramanujan dan Dr Richa Chaudhary yang mendukung berbagai material lunak dan keras terkait dengan lem magnetocuring baru mereka. Kredit: NTU Singapura

Tanpa memerlukan tungku industri besar, aktivasi lem memiliki jejak yang lebih kecil dalam hal ruang dan konsumsi energi. Efisiensi energi dalam proses pengawetan sangat penting untuk manufaktur ramah lingkungan, di mana produk dibuat pada suhu yang lebih rendah, dan menggunakan lebih sedikit energi untuk pemanasan dan pendinginan.

Misalnya, produsen sepatu olahraga sering mengalami kesulitan untuk memanaskan perekat antara sol karet dan bagian atas sepatu, karena karet adalah penyekat panas dan menahan perpindahan panas ke perekat epoksi konvensional. . Oven perlu memanaskan sepatu untuk waktu yang lama sebelum panas mencapai lem.

Penggunaan lem yang diaktifkan secara magnetis mengatasi kesulitan ini, secara langsung mengaktifkan proses penyembuhan hanya di lem.

Medan magnet bolak-balik juga dapat disematkan di bagian bawah sistem ban berjalan, sehingga produk dengan lem yang sudah diaplikasikan sebelumnya dapat disembuhkan saat melewati medan magnet.

Meningkatkan efisiensi produksi

Profesor Raju Ramanujan, yang diakui secara internasional atas kemajuannya dalam bahan magnet, bersama-sama memimpin proyek tersebut dan meramalkan bahwa teknologi tersebut dapat meningkatkan efisiensi produksi di mana sambungan perekat diperlukan.

“Partikel nano magnet dengan pengatur suhu kami dirancang untuk dicampur dengan formulasi perekat pot yang ada, sehingga banyak perekat berbasis epoksi di pasaran dapat diubah menjadi perekat yang diaktifkan medan magnet,” katanya. Profesor Ramanujan.

“Kecepatan dan suhu curing dapat disesuaikan, sehingga produsen produk yang ada dapat mendesain ulang atau meningkatkan metode produksi yang ada. Misalnya, alih-alih mengaplikasikan lem dan lem secara berdampingan dalam jalur perakitan konvensional, proses baru dapat dilakukan dengan mengaplikasikan lem terlebih dahulu pada semua bagian dan kemudian menyembuhkannya saat bergerak di sepanjang rantai konveyor. Tanpa oven, ini akan mengurangi waktu henti dan produksi yang lebih efisien. “

Penulis pertama studi tersebut, Dr. Richa Chaudhary berkata: “Penyembuhan perekat magnetoscealing kami yang baru dikembangkan hanya membutuhkan beberapa menit, bukan jam, dan juga mampu mengamankan permukaan dengan ikatan kekuatan tinggi, yang sangat menarik. dalam industri olahraga, medis, otomotif, dan kedirgantaraan. Proses yang efisien ini juga dapat menghemat biaya, karena ruang dan energi yang diperlukan untuk perawatan termal konvensional berkurang secara signifikan. ”

Proyek tiga tahun ini didukung oleh Agency for Science, Technology and Research (A * STAR).

Pekerjaan sebelumnya pada lem yang mengaktifkan panas menggunakan arus listrik yang dialirkan melalui kumparan, yang dikenal sebagai induction-curing, di mana lem dipanaskan dan diawetkan dari luar. Namun, kerugiannya termasuk permukaan yang terlalu panas dan perekatan tidak teratur karena pembentukan hotspot pada perekat.

Ke depannya, tim berharap dapat melibatkan produsen perekat untuk berkolaborasi dalam komersialisasi teknologi mereka. Mereka telah mengajukan paten untuk NTUitive, inovasi universitas dan perusahaan perusahaan. Mereka telah menerima minat dalam penelitian mereka dari produsen pakaian olahraga.

Referensi: “Magnetocuring dari perekat epoksi yang tidak aman” oleh Richa Chaudhary, Varun Chaudhary, Raju V. Ramanujan dan Terry WJ Steele, 15 September 2020, Bahan Yang Diterapkan Saat Ini.
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

Diet junk food dapat meningkatkan risiko mengemudi berbahaya di antara pengemudi truk

Diet tidak sehat yang terkait dengan kelelahan yang lebih besar: Faktor kunci dalam peningkatan risiko kecelakaan, kata para peneliti. Pola makan yang tidak sehat dapat...

Fotosintesis buatan menjanjikan sumber energi yang bersih dan berkelanjutan

Manusia dapat melakukan banyak hal yang tidak dapat dilakukan oleh tumbuhan. Kita bisa berjalan, berbicara, mendengarkan, melihat dan menyentuh. Tetapi tanaman memiliki...

Es laut di pantai Arktik menipis secepat yang saya kira

Es Arktik yang menurun bisa dibilang salah satu korban terbesar perubahan iklim, dan dampaknya sangat luas, dari keadaan beruang kutub yang ikonik dan satwa...

Dinosaurus terbesar di Australia – “Titan Selatan” – baru saja memasuki buku rekor!

Kolaborasi Australia, "Titan Cooper Selatan." Penulis: Vlad Konstantinov, Scott Hoknul © Museum Sejarah Alam Eromanga Apa lapangan basket yang lebih tinggi dari b-double, dan...

Maju dengan roket SLS Moon raksasa, pertemuan dekat dengan Ganymede dan gerhana cincin api

Inti roket Space Launch System (SLS) seberat 188.000 pon telah naik ke peluncur bergerak, di antara dua pendorong roket padat. Kredit: NASA Bergerak maju...

Newsletter

Subscribe to stay updated.