從早期使用天然材料作為膠粘劑,到近代使用合成高分子作為膠粘劑。膠粘劑的發展也經歷了從對粘附強度的單一追求,到環保,穩定等多樣需求。最近,物聯網和機器人的發展對新材料提出了許多新的需求,如智能化、信息化等。膠粘劑的智能化主要指的是可控可逆膠粘劑,比如利用光、電、熱等物理場,實現膠粘劑的脫粘與再粘附等。而如何實現粘附強度的無損檢測,并將其轉變為可實時讀取的數字信號,是實現膠粘劑信息化的關鍵。
粘附狀態的檢測通常涉及三個過程,包括膠粘劑的固化過程、固化后粘附強度的預測和受力狀態下粘附失效的預警。膠粘劑的固化過程一般可以通過測試膠粘劑分子聚合動力學的方法來表征,例如流變學測試。然而,在被粘物間的膠粘劑的固化過程進行原位表征是難以實現的。粘結強度的檢測主要是基于斷裂機制,即破壞現有狀態并記錄過程來獲取粘附強度等信息。電磁脈沖和超聲波可以確定粘接樣品之間是否存在缺陷,以及用來區分粘附的強弱區域。然而,這些方法難以實現粘附強度的量化檢測。并且這些方法難以實時監控粘附狀態的變化。隨著電子技術的進步,包括光、力和聲音在內的物理量可以通過傳感器轉換成電信號。例如,使用離子導體和電子導體構建的傳感器,可以通過電容和電阻的變化來感知壓力等信息。因此,將粘附的狀態轉化為電信號是實現膠粘劑信息化的有效途徑。
近期,蘇州大學嚴鋒教授團隊合成了一系列基于(聚)離子液體的智能檢測膠粘劑(Detectable Adhesive, DA)。將離-電傳感技術相結合,實現了粘附失效的實時監測和預警。通過對聚合過程的電容電阻記錄,實現了膠粘劑在被粘物中固化過程的原位測量;通過建立電容、電阻和粘附強度間的關系,及電路設計和電腦編程,構建了粘附強度預測的有效機制。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202413799
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