几千年来，人类一直在自由地使用地球的自然资源. 正如当今世界的现状, 然而, 它面临着一个巨大的挑战，要从根本上改变做事的方式，以应对对更可持续的全球经济的迫切需求. 在各个行业，科学正在为一系列这样的变化铺平道路. 在OU, Marco Gerini-Romagnoli博士.D., 机械工程助理教授(ME), 研究可脱粘和可逆的粘合剂，以方便零件更换, 修复, 和报废(EoL)回收.
对于许多制造业来说, 本质变化的方向是使结构部件更轻, 转向更少的组件, 并进行可拆卸设计, 怎样才能促进EoL，并朝着循环经济的方向迈进.
“力量, 刚度, 耐久性的提高以及设计灵活性的考虑使得粘合剂粘合在结构应用中越来越受欢迎. 然而, 对于复杂的多材料结构，粘结接头会阻碍修复或EoL回收活动, 或者至少使这个过程非常耗费人力和时间. 部件在拆卸过程中可能会损坏，或者分离EoL材料可能会有问题. 按需脱粘技术, 从理论上讲, 允许你克服这些限制, 但它们大部分仍处于开发阶段,博士解释道。. Gerini-Romagnoli, 谁的重点是实现可逆粘合剂技术的结构复合材料接头.
诱导基材分离的方法之一是通过添加剂，添加剂可以在激活后削弱粘合层. 利用OU的紧固和连接研究所网站(FAJRI), 世界上为数不多的专门研究材料连接的学术研究机构之一, 研究人员的合作小组, 还包括赛义德·纳萨尔, Ph.D. (ME)， Roman Dembinski，博士.D. (化学系). Gerini-Romagnoli的学生Khushboo Tedlapu, 开展了多项研究，以推进脱粘技术.
在最初的实验中，重点是具有至少一种金属衬底的接头. 将热膨胀颗粒(TEPs)添加到结构粘合剂中, Betamate 73326/73327M(两组分环氧树脂)，实现单搭接(SLJ)的可逆性. 该团队评估了环境老化对静态的影响, 乏力, 以及slj的脱键性能. 具体地说, 研究可逆性的参数是接头脱粘时间和脱粘过程中的基材温度.
研究表明，TEP添加剂的结合强度和脱键作用对环境老化不敏感.
“当添加剂浓度大于5% wt时，键的可逆性是可能的.随着颗粒含量的增加，脱键的时间和温度也随之减少. Gerini-Romagnoli.
该团队还致力于提高非金属连接基板的脱键性能, 如纤维增强复合材料. 在键合线上嵌入铁磁性嵌片可显著降低脱键时间和温度. 对刀片的设计进行了迭代优化, 改进后的接头在搭接抗剪强度(比基线提高了10%)和TEP激活时间(缩短了两倍)方面同时得到改善。.
目前, FAJRI小组正处于研究玻璃体的初期阶段，这是一种可以反交联的新型聚合物. 在所有传统的热固性结构胶中, 长聚合链在固化过程中发生交联, 创建一个强大的三维网络. 交联提高了热固性胶粘剂的强度和玻璃化转变温度, 经常把它们从糊状变成固体. 然而，热固性聚合物中的交联键是不可逆的.
“在许多结构应用中，环氧基聚合物代表了可持续性和循环经济的一个有前途的选择. 它们来源于热固性聚合物, 但它们的区别在于它们的可逆共价键. 实际上, 这意味着基于玻璃体的粘合剂可以被重塑, 改革, de-bonded, 和重用, 为回收和修复开辟了令人兴奋的可能性, 特别是在防御方面, 基础设施, 汽车, 航空航天工业,Khushboo Tedlapu说, 谁在攻读机械工程硕士学位.
“今年已经发表了几项关于使用玻璃体作为粘合剂的早期研究, 所以我们不是第一个, 但它仍然是一项处于起步阶段的技术. 期望是一旦我们将优化配方和应用, 我们将能够重新粘合脱落的关节,博士补充道。. Gerini-Romagnoli.
博士的另一个方面. 桂枝香的研究方向是复合胶合接头的无损检测(NDI), 与杨连祥一起指挥, Ph.D.他是机械工程特聘教授. 由于复合材料基体中固有的材料不连续, 粘合接头的NDI具有挑战性. 科学家们正在研究光学技术与机械建模的协同集成，以检测粘合剂层中的空洞型缺陷.
无论采用何种连接方式，材料界面都是复杂而脆弱的区域. 开发一种可以按指令脱粘的可逆粘合剂是促进修复和可回收性的重要一步. Dr. 吉莉香的物质加入研究, 其中还包括螺栓连接, 由NSF - IUCRC(产学研合作研究中心)支持的复合和杂化材料界面(CHMI), 他在那里担任公开网站管理员. 更多信息，请发送电子邮件 (电子邮件保护).
2023年12月20日
Arina Bokas著
