在超声波接合中,木材和金属等两种材料通过声波摩擦产生的热量进行接合。
“Addjoining”技术将一种材料(如图中的塑料复合材料)直接用三维打印技术打印到未经处理的木材毛孔中。 奥地利科学家创造了两种新的材料连接技术,因此制造业或将发生巨大变化。这两种方法能在孔隙层面产生超强黏合力,无须使用腐蚀性黏合剂。 虽然工业黏合剂能很好地将A部分连接到B部分,但它们对环境的影响很大,尤其是那些由石油基化学品制成的黏合剂。生产这些黏合剂不仅需要大量的能源和资源,而且在生产过程中还会产生有害污染物;此外,一旦使用这些黏合剂物品的生命周期结束,它们就会污染土壤和地下水。此外,黏合剂生产过程中使用的某些化学品可能会对使用工人造成伤害。 尽管人们一直在努力创造更多的环保型黏合剂,从植物制成的可重复使用的胶水到使用后可生物降解的黏合剂等,但奥地利格拉茨理工大学的研究人员却采取了另一种方法。实际上是另外两种方法,这两种方法都实现了各种木材与两种塑料、不锈钢和钛合金之间的粘合。 在第一种方法中,研究人员使用了一种他们称之为“Addjoining”的三维打印工艺。他们能够将各种材料直接三维打印到一块未经处理的木头上,使其渗透到木头的毛孔中,形成与黏合剂相同的粘合力。然后,研究小组将打印黏合剂撕开进一步研究。 格拉茨理工大学材料科学、接合与成型研究所的博士后吉恩·马尔卡托(Gean Marcatto)解释说:“(黏合剂)断裂后,我们在木材孔隙中发现了聚合物,在聚合物中发现了断裂的木纤维,这表明断裂发生在木材和聚合物中,而不是在接合处。” 研究小组认为,如果使用激光对木材进行蚀刻,创造出更复杂的结构或更大的孔隙供其他材料粘合,3D打印的黏合剂就能变得更加牢固。 领导这项研究的塞尔吉奥·阿曼西奥(Sergio Amancio)说:“我们希望尽可能减少工作步骤,最重要的是不使用化学品。我们可以很好地利用这项技术来处理复杂的三维几何形状,因为组件是直接打印在表面上的,无论是什么几何形状。” 研究人员提出的第二种连接技术被称为“超声波连接”。它使用一种名为超声探头的仪器,通过在木材和金属聚合物的接合处发送高频低振动波。这就产生了摩擦,从而产生足够的热量将两种材料粘合在一起。 这项研究的共同作者阿瓦伊斯·阿万(Awais Awan)说:“这项技术特别适用于大型部件和二维结构,因为我们实现了精确的局部点接触。” 研究人员认为,他们的新型绿色连接技术可应用于家具、汽车和航空业。他们的研究成果已在7月于希腊举行的智能焊接年度大会暨国际焊接与连接会议上发表。 (航柯)