p Cientistas da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura), desenvolveram uma nova maneira de curar adesivos usando um campo magnético. p Adesivos convencionais como epóxi, que são usados ​​para colar plástico, cerâmica e madeira são normalmente projetadas para curar usando umidade, calor ou luz. Eles geralmente requerem temperaturas de cura específicas, variando da temperatura ambiente até 80 graus Celsius.

p O processo de cura é necessário para reticular e unir a cola com as duas superfícies fixadas à medida que a cola cristaliza e endurece para atingir sua resistência final.

p A nova cola de 'magnetocura' da NTU pode curar passando por um campo magnético. Isso é muito útil em certas condições ambientais onde os adesivos atuais não funcionam bem. Também, quando o adesivo é imprensado entre material isolante como borracha ou madeira, ativadores tradicionais como calor, a luz e o ar não podem alcançar facilmente o adesivo.

p Produtos como quadros de bicicleta compostos, capacetes e tacos de golfe, atualmente são feitos com adesivos epóxi de duas partes, onde uma resina e um endurecedor são misturados e a reação começa imediatamente.

p Para fabricantes de fibra de carbono - fitas finas de carbono coladas camada por camada - e fabricantes de equipamentos esportivos envolvendo fibra de carbono, suas fábricas usam grandes, fornos de alta temperatura para curar a cola epóxi durante muitas horas. Este processo de cura que consome muita energia é a principal razão para o alto custo da fibra de carbono.

p O novo adesivo de "magnetocura" é feito pela combinação de um adesivo epóxi comercialmente disponível com nanopartículas magnéticas feitas sob medida pelos cientistas da NTU. Não precisa ser misturado com nenhum endurecedor ou acelerador, ao contrário dos adesivos de dois componentes (que tem dois líquidos que devem ser misturados antes do uso), tornando-o fácil de fabricar e aplicar.

p Ele liga os materiais quando é ativado pela passagem por um campo magnético, que é facilmente gerado por um pequeno dispositivo eletromagnético. Isso usa menos energia do que um grande forno convencional.

p Por exemplo, um grama de adesivo de magnetocura pode ser facilmente curado por um dispositivo eletromagnético de 200 watts em cinco minutos (consumindo 16,6 watts-hora). Isso é 120 vezes menos energia necessária do que um forno tradicional de 2.000 watts, que leva uma hora (consumindo 2.000 watts / hora) para curar o epóxi convencional.

p Desenvolvido pelo Professor Raju V. Ramanujan, Professor Associado Terry Steele e Dra. Richa Chaudhary da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da NTU, os resultados foram publicados na revista científica Materiais Aplicados Hoje e oferecem aplicação potencial em uma ampla gama de campos.

p Isso inclui equipamentos esportivos de última geração, produtos automotivos, eletrônicos, energia, processos de fabricação aeroespacial e médico. Testes de laboratório mostraram que o novo adesivo tem resistência de até 7 megapascais, no mesmo nível de muitos dos adesivos epóxi no mercado.

p Assoc Prof Steele, um especialista em vários tipos de adesivos avançados, explicou:"Nosso principal desenvolvimento é uma maneira de curar adesivos em minutos após a exposição a um campo magnético, ao mesmo tempo em que evita o superaquecimento das superfícies às quais são aplicados. Isso é importante porque algumas superfícies que queremos unir são extremamente sensíveis ao calor, como eletrônicos flexíveis e plásticos biodegradáveis. "

p Como funciona a cola 'magnetocurante'

p O novo adesivo é feito de dois componentes principais - um epóxi disponível comercialmente que é curado por calor, e nanopartículas de óxido feitas de uma combinação química, incluindo manganês, zinco e ferro (MnxZn _1-x Fe ₂ O ₄ )

p Essas nanopartículas são projetadas para aquecer quando a energia eletromagnética é passada por elas, ativar o processo de cura. A temperatura máxima e a taxa de aquecimento podem ser controladas por essas nanopartículas especiais, eliminando o superaquecimento e a formação de pontos de acesso.

p Sem a necessidade de grandes fornos industriais, a ativação da cola tem uma pegada menor em termos de espaço e consumo de energia. A eficiência energética no processo de cura é crucial para a fabricação verde, onde os produtos são feitos em temperaturas mais baixas, e usar menos energia para aquecimento e resfriamento.

p Por exemplo, os fabricantes de calçados esportivos costumam ter dificuldade em aquecer os adesivos entre as solas de borracha e a metade superior do calçado, já que a borracha é um isolante térmico e resiste à transmissão de calor para a cola epóxi convencional. É necessário um forno para aquecer o sapato por muito tempo antes que o calor alcance a cola.

p O uso de cola ativada por campo magnético contorna essa dificuldade, ativando diretamente o processo de cura apenas na cola.

p O campo magnético alternado também pode ser incorporado na parte inferior dos sistemas de correia transportadora, assim, produtos com cola pré-aplicada podem ser curados ao passar pelo campo magnético.

p Melhorar a eficiência de fabricação

p Prof Raju Ramanujan, que é reconhecido internacionalmente por seus avanços em materiais magnéticos, liderou o projeto em conjunto e prevê que a tecnologia poderá aumentar a eficiência da fabricação onde as juntas adesivas são necessárias.

p "Nossas nanopartículas magnéticas de temperatura controlada são projetadas para serem misturadas com as formulações de adesivos de um recipiente existentes, muitos dos adesivos à base de epóxi no mercado poderiam ser convertidos em cola ativada por campo magnético, "Prof Ramanujan disse.

p "A velocidade e a temperatura de cura podem ser ajustadas, assim, os fabricantes de produtos existentes podem reprojetar ou melhorar seus métodos de fabricação existentes. Por exemplo, em vez de aplicar cola e curar parte por parte em uma linha de montagem convencional, o novo processo pode ser pré-aplicar cola em todas as peças e, em seguida, curá-las à medida que se movem ao longo da corrente transportadora. Sem fornos, isso levaria a muito menos tempo de inatividade e produção mais eficiente. "

p Primeiro autor do estudo, Dr. Richa Chaudhary disse, "A cura de nosso adesivo de magnetocura recém-desenvolvido leva apenas alguns minutos em vez de horas, e ainda é capaz de proteger superfícies com ligações de alta resistência, que é de considerável interesse nos esportes, médico, indústrias automotivas e aeroespaciais. Esse processo eficiente também pode gerar economia de custos, pois o espaço e a energia necessários para a cura por calor convencional são reduzidos significativamente. "

p Trabalhos anteriores com cola ativada por calor usaram uma corrente elétrica fluindo através de uma bobina, conhecido como cura por indução, onde a cola é aquecida e curada de fora. Contudo, suas desvantagens incluem superaquecimento das superfícies e colagem irregular devido à formação de pontos quentes dentro do adesivo.

p Seguindo em frente, a equipe espera envolver os fabricantes de adesivos para colaborar na comercialização de sua tecnologia. Eles registraram uma patente através da NTUitive, a empresa de inovação e empreendimento da universidade. Eles já receberam interesse em suas pesquisas de fabricantes de artigos esportivos.