چسبی که با میدان‌های مغناطیسی فعال می‌شود و استفاده از آن بسیار آسان است

چسبی که با میدان‌های مغناطیسی فعال می‌شود، از‌‌نظر مصرف انرژی و هزینه‌ برای شرکت‌های تولید‌کننده بسیار مقرون‌به‌صرفه است؛ به‌ویژه برای شرکت‌هایی که می‌خواهند در مقیاس صنعتی تولیدهای خود را به‌هم بچسبانند. در اکثر چسب‌های اپوکسی، برای سخت‌شدن یا افزایش چسبندگی به‌نوعی اثر محیطی مانند گرما یا نور یا رطوبت نیاز است. در چسب‌های جدید این امر با فرایند مغناطیسی اعمال می‌شود. این گزینه برای چسب‌های معمولی کارآمد نیستند؛ به‌خصوص اگر بحث کاربردهایی مانند حساس به گرما یا مواد درگیر با عایق مطرح باشد؛ چراکه گاهی اعمال گرما یا نور یا رطوبت باعث ایجاد مشکل می‌شود.

برای تولید این نوع چسب از ترکیب نوعی اپوکسی تجاری با نانوذرات مغناطیسی استفاده می‌شود. این ترکیب متشکل از منگنز و روی و آهن است و با عبور انرژی الکترومغناطیسی از مواد، آن‌ها گرم می‌شوند و در جای خود سفت و محکم می‌شوند.

تری استیل، دانشمند مواد از دانشگاه فناوری Nanyang NTU در سنگاپور می‌گوید:

پیشرفت اصلی ما راهی است برای بهبود و اعمال چسبندگی در عرض چند دقیقه پس از قرارگرفتن درمعرض میدان مغناطیسی است؛ درحالی‌که از گرم‌شدن بیش‌از‌حد سطوحی جلوگیری می‌کند که روی آن‌ها چسب اعمال می‌شود. این موضوع مهم است؛ زیرا برخی از سطوحی که می‌خواهیم به آن بچسپانیم، بسیار حساس به گرما هستند؛ مانند الکترونیک انعطاف‌پذیر و پلاستیک‌های تجزیه‌شدنی زیستی.

از چسب‌های جدید به‌راحتی می‌توان استفاده کرد. آن‌ها سریع‌تر می‌چسبند و به انرژی و فضای کمتری درمقایسه‌با مخلوط‌های معمولی نیاز دارد. همچنین، به شتاب‌دهنده‌ی چسبندگی نیاز ندارد و هنگام اعمال می‌توان روی حداکثر یا حداقل مقدار حرارت و گرمای آن مسلط بود. به‌عنوان مثال، محصولات الیاف ‌کربن مانند دوچرخه و کلاه ایمنی، اجاق‌هایی بزرگ برای گرم‌کردن مواد و طولانی‌مدت برای بهبود چسبدگی چسب‌های اپوکسی مورد‌نیاز هستند. در‌مقابل، راه‌حل ابتکاری جدید به دستگاهی الکترومغناطیسی کوچک نیاز دارد.

محققان می‌گویند یک گرم چسب اپوکسی معمولی به یک ساعت زمان و دوهزار وات گرما نیاز دارد تا به چسبندگی برسد. این در حالی است که یک گرم چسب مغناطیسی فقط به پنج دقیقه زمان و دویست وات گرما نیاز دارد. به‌طورکلی، حدود ۱۲۰ برابر انرژی کمتری برای تکمیل فرایند نیازمند است.

ریچا چوداری، دانشمند مواد می‌گوید:

چسبندگی چسب‌های مغناطیسی تازه‌ساخته‌شده به‌جای چند ساعت، فقط چند دقیقه زمان نیاز دارد؛ باوجوداین، می‌تواند سطوحی را با چسبندگی و استحکام زیاد بچسباند. این ویژگی در ورزش، پزشکی، خودرو و صنایع هوافضا بسیار مهم است. این فرایند کارآمد می‌تواند باعث صرفه‌جویی در هزینه شود؛ زیرا فضا و انرژی مورد‌نیاز برای گرمایش معمولی به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد.

فرایند تازه‌طراحی‌شده خطر گرم‌شدن بیش‌ازحد و گرم‌شدن ناهموار را از بین می‌برد و هنوز‌هم می‌تواند به درجه‌ی چسبندگی زیاد تا هفت مگاپاسکال برسد. گفتنی است این فرایند سه سال طول کشید تا به این مرحله برسد و محققان اکنون به‌دنبال شرکای تجاری برای ادامه‌ی کار و تولید انبوه هستند.

تیم پژوهش می‌گوید از تجهیزات ورزشی گرفته تا اجزای هوافضا می‌توانند با چسب جدید مؤثرتر کنار ‌هم قرار گیرند و اگر مواد بتوانند در خارج از آزمایشگاه مقیاس‌بندی شوند، مزایای استفاده از انرژی و انتشار کربن می‌تواند بسیار چشمگیر باشد.

راجو رامانوجان، دانشمند مواد، درباره‌ی این موضوع می‌افزاید:

نانوذرات مغناطیسی کنترل‌شده با دما به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توانند با فرمولاسیون‌های چسب‌های موجود مخلوط می‌شوند؛ بنابراین، بسیاری از چسب‌های مبتنی‌بر اپوکسی موجود در بازار می‌توانند به چسب فعال‌شده با میدان مغناطیسی تبدیل شوند.

نتایج این تحقیق در Applied Materials Today منتشر شده است.