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静电纺干式粘合剂 151浏览/0回复

小易

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精华

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发表于 2021-01-17 15:37:55


geckofeet.jpg

  与常用的湿式粘合剂相比,干式粘合剂对用户非常有吸引力,因为它不会留下任何残留物。这与吸力不同,吸力使用压力差,需要一个光滑的表面。壁虎能够利用脚上的干燥附着力攀爬墙壁。仔细检查它的足部结构发现有许多纳米级的毛发,被称为刚毛。为了模拟这种结构,静电纺丝可以用来生产纳米纤维。Baji等人(2013)测量了单个静电纺丝纤维的粘附拉力约为18 nN,与天然纤维相当。静电纺丝纤维的附着力可以在两个静电纺丝表面之间,也可以在一个静电纺丝表面和另一个静电纺丝表面之间。Ballarin等人(2013)利用剥离测试研究了基于纤维取向的两个静电纺丝表面之间的粘附力。结果表明,纤维的粘接强度主要来自于纤维表面的微凸体及其几何排列。与随机的纤维相比,通过排列,更多的纤维从接触表面相互接触。这增加了接触表面之间的范德华附着力


  在基于电纺纤维的干粘合剂的大多数应用中,它将在纤维表面和另一个表面之间。这类似于壁虎在玻璃板上或光滑的墙壁上行走。 Najem等人(2014)使用对齐的尼龙6电纺纤维发现,它在载玻片上的最大II型剪切粘合强度为27 N / cm2,是壁虎脚的270%。该模式II的剪切粘合强度比模式I(正常)的粘合强度高97倍。在需要高剪切粘合强度并且需要容易提升的地方,将需要这种涂层。纤维的直径可能对剪切粘合强度有重大影响。 Najem等人(2014)表明,直径为50毫米的纤维比直径为300毫米的纤维表现出明显更高的剪切强度。纤维直径较小时,堆积密度增加,这增加了电纺丝排列的纤维与玻璃表面之间的表面接触,并使范德华力起作用。使用竖井起泡测试代替剥离测试还显示,直径较小的纤维比较大的纤维具有更大的粘附力[Chen 2013]。 Chen(2013)的研究还表明,增加基材表面的粗糙度会增加静电纺丝在其上的附着力。具有更多的表面粗糙性,可以预期在纤维与基材表面之间的更大的机械互锁,并因此具有更大的粘合性。比较两个随机取向的电纺纤维表面之间的表面粘附力和流延薄膜(光滑表面)上的电纺表面粘附力,由于凹凸效应,前者的粘附能提高了30%。


  除了影响粘合强度的纤维直径之外,膜的厚度也有影响。通常,剪切粘合强度与膜厚度成反比关系。 Sahay等人(2017)发现电纺聚偏二氟乙烯纤维(PVDF)的剪切粘合强度为200μn; m厚约为0.165N / cm。在他们的研究中,正常的剥离强度相对较高,并且在1000个连续的附着-分离循环中保持恒定。这与Najem(2014)的观察结果相反,后者的正常拉拔力很弱。 Najem等人(2014)的工作中的纤维是取向的,但Sahay等人(2017)的纤维是无规的,这可能解释了粘附特性的差异。电纺纳米纤维及其干粘合性能的研究仍处于早期阶段。还有许多问题尚待解决,例如粘合性是否取决于材料选择,如果如此,则有利于更好粘合的材料特性是什么?是否有通用的膜厚度可实现最佳粘附力?接触表面上的杂质将如何影响干粘合性能?在纳米纤维的干粘合性能方面进行更多的研究和理解,进一步优化结构,以及选择材料以增加纳米纤维的粘合强度,将开辟新应用。


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