Innovativ kombination af hårde og bløde materialer forbedrer vedhæftningen til ru overflader

Forskere har udviklet en ny klæbende struktur, der forbedrer vedhæftningen, selv til ru overflade. Vedhæftning er involveret, når industrielle komponenter flyttes uden at efterlade rester. Men overfladerne på disse objekter er aldrig helt glatte. Selv de overflader, der ser glatte ud for det menneskelige øje, har tendens til at være ru, når de observeres under et mikroskop. Forskere ved Leibniz Institute for New Materials har udviklet en ny klæbende struktur, der sikrer vedhæftning, selv til disse typer af ru overflader. De fastslog, at kombinationen af ​​hårde og bløde materialer klæber væsentligt bedre til ru overflader sammenlignet med strukturer fremstillet af kun et enkelt blødt materiale.

Som resultat, industrielle håndteringsprocesser kan forbedres og gøres mere sikre. Derudover materialerne er lovende til applikationer på huden, såsom selvklæbende sårlukninger eller "wearables - netværkscomputere, der kan påføres direkte på huden. Forskerne præsenterede deres resultater i Anvendte materialer og grænseflader .

Som led i deres undersøgelser, forskerne udviklede to-millimeter søjler som et modelsystem og bragte disse i kontakt med ru overflader. De brugte den kraft, der krævede for at pille søjlen væk igen som mål for vedhæftning. "Søjlerne, vi brugte, var lavet af et hårdt materiale, men deres ender havde et lag af blød plast. For at fjerne denne søjle, vi skulle bruge en kraft, der var fem gange større sammenlignet med at skrælle en søjle væk, der udelukkende var sammensat af det bløde materiale. Derfor, det hæfter klart bedre, " forklarer René Hensel, souschefen for programdivisionen Funktionelle mikrostrukturer.

Forskerne konstaterede, at kvaliteten af ​​vedhæftning svarer til blødheden og tyndheden af ​​belægningen påført på enderne af søjlerne. Jo blødere materiale, jo bedre dens evne til at tilpasse sig ru overflader. Det faktum, at klæbende styrke korrelerer med, hvor tynd belægningen er, går hånd i hånd med den forsinkede dannelse af revner under kontakt:Klæbestoffet løsner sig fra overfladen, når der dannes en revne. Disse revner tager længere tid at danne på grund af reducerede spændingstoppe. Som resultat, revner og løsrivelse forekommer kun ved højere belastninger. "Overraskende nok, jo tyndere belægningen er, jo mere udtalt dette fænomen, " tilføjer Hensel. Vedhæftningen påvirkes også af formen - hvordan to materialer af forskellig hårdhed kombineres. Et afrundet grænselag mellem begge materialer forbedrer vedhæftningen. Dette ser også ud til at påvirke dannelsen af ​​revner.

Tykkelsen af ​​den bløde belægning skal samtidig svare til graden af ​​ruhed:"Overfladen på træflis tapet er langt mere ru end hud, for eksempel, så for at noget skal klæbe til træflis tapet, en meget tykkere blød belægning skal vælges i forhold til vedhæftning til huden, " siger Hensel. Forskerne er i øjeblikket meget interesserede i vedhæftning til hud. Dette er centralt for fremtidig forskning, da det ser ud til at spille en særlig vigtig rolle i udviklingen af ​​"wearables" såvel som til behandling af sår.