Un pegamento desarrollado recientemente que obtiene su pegajosidad de un campo magnético podría generar importantes ahorros de energía y costos para las empresas que necesitan pegar cosas a escala industrial.
Para endurecer, o curar, la mezcla de productos químicos en la mayoría de los pegamentos a base de epoxi, es necesario aplicar algún tipo de efecto ambiental como calor, luz o humedad.
En este caso, eso se logra mediante un proceso de “curado magnético”, que se promueve como una opción para cuando los adhesivos convencionales no son particularmente efectivos, o en aplicaciones sensibles al calor, o cuando se trata de una gran cantidad de material aislante (lo que hace que sea complicado para aplicar calor, luz o humedad).
El pegamento funciona combinando un epoxi comercial con nanopartículas magnéticas hechas a medida que mezclan manganeso, zinc y hierro: estas nanopartículas se calientan cuando la energía electromagnética pasa a través de ellas, fijando los materiales en su lugar.
“Nuestro desarrollo clave es una forma de curar adhesivos en minutos de exposición a un campo magnético, mientras se previene el sobrecalentamiento de las superficies a las que se aplican”, dice el científico de materiales Terry Steele de la Universidad Tecnológica Nanyang (NTU) en Singapur.
“Esto es importante, ya que algunas superficies que queremos unir son extremadamente sensibles al calor, como la electrónica flexible y los plásticos biodegradables”.
El nuevo pegamento es más fácil de aplicar, trabaja más rápido y requiere menos energía y espacio que las mezclas convencionales. No requiere endurecedor ni acelerador, y se puede ajustar para controlar la velocidad máxima y la temperatura del calor a medida que se aplica.
En el caso de productos de fibra de carbono como bicicletas y cascos, por ejemplo, se requieren hornos grandes para calentar los materiales durante muchas horas para curar el pegamento epoxi. Esta nueva e innovadora solución, por el contrario, requiere un pequeño dispositivo electromagnético.
Específicamente, los investigadores dicen que un gramo de pegamento epoxi convencional necesita una hora en un horno de 2000 vatios para ser reparado. Un gramo de adhesivo de curado por magneto, en cambio, necesita solo 5 minutos en un dispositivo electromagnético de 200 vatios, lo que equivale a unas 120 veces menos energía en general para finalizar el proceso.
“El curado de nuestro adhesivo de curado por magneto recién desarrollado toma solo varios minutos en lugar de horas y, sin embargo, es capaz de asegurar superficies con uniones de alta resistencia, lo cual es de considerable interés en las industrias del deporte, médica, automotriz y aeroespacial”, dice la cientìfica Richa Chaudhary.
“Este proceso eficiente también puede generar ahorros de costos ya que el espacio y la energía necesarios para el curado por calor convencional se reducen significativamente”.
El proceso de nuevo diseño elimina el riesgo de sobrecalentamiento y calentamiento desigual, y aún puede alcanzar una alta calificación adhesiva de hasta 7 megapascales, a la par con los adhesivos que está listo para comenzar a reemplazar. Han sido necesarios tres años para llegar a este punto y los investigadores ahora están buscando socios comerciales con los que trabajar.
La madera, la cerámica y los plásticos han sido probados con este proceso de curado por magneto, lo que significa que es versátil y muy efectivo, y también hay formas en las que podría mejorar la velocidad de las líneas de producción modernas.
Todo, desde equipos deportivos hasta componentes aeroespaciales, podrían unirse de manera más eficiente con el nuevo pegamento, dice el equipo, y los beneficios en términos de uso de energía y emisiones de carbono podrían ser enormemente significativos, si el material se puede escalar fuera del laboratorio.
“Nuestras nanopartículas magnéticas de temperatura controlada están diseñadas para mezclarse con formulaciones de adhesivos de un solo recipiente existentes, por lo que muchos de los adhesivos a base de epoxi en el mercado podrían convertirse en pegamento activado por campo magnético”, dice el científico de materiales Raju Ramanujan.
Fuente: Science Alert.
