Criada uma cola que é ativada magneticamente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/12/2020

A cola com cura magnética pode ser utilizada em qualquer material, de madeira (foto) a fibra de carbono.
[Imagem: NTU Singapore]

Magnetocura

Pesquisadores de Cingapura desenvolveram uma nova maneira de curar adesivos: Usando um campo magnético.

A cura é o processo que faz os adesivos endurecerem. Ela é necessária para reticular e unir a cola com as duas superfícies fixadas à medida que a cola cristaliza e endurece, até atingir sua resistência final.

As colas convencionais, como a epóxi, usadas para unir plástico, cerâmica e madeira, são normalmente projetados para curar usando umidade, calor ou luz. Elas geralmente requerem temperaturas de cura específicas, variando da temperatura ambiente (secagem) até 80 graus Celsius.

A nova cola de "magnetocura", por sua vez, endurece rapidamente conforme ela passa por um campo magnético.

Isso é muito útil e econômico. Fabricantes de materiais de fibra de carbono, por exemplo, usam fornos grandes e de alta temperatura para curar a cola epóxi durante muitas horas, conforme produzem de materiais esportivos a peças aeronáuticas. Este processo de cura, que consome muita energia, é a principal razão do alto custo da fibra de carbono.

Cola com cura magnética

O novo adesivo de cura magnética é feito pela combinação de um adesivo epóxi disponível comercialmente com nanopartículas magnéticas especiais, feitas de uma combinação química incluindo manganês, zinco e ferro (MnxZn1-xFe2O4).

Essas nanopartículas são projetadas para aquecer quando a energia eletromagnética passa por elas, ativando o processo de cura. A temperatura máxima e a taxa de aquecimento podem ser controladas pela composição, dimensão e dispersão dessas nanopartículas, eliminando o superaquecimento e a formação de pontos quentes demais.

O adesivo não exige endurecedores ou aceleradores, ao contrário dos adesivos bicomponentes (que possuem dois materiais que devem ser misturados antes do uso), o que facilita sua fabricação e aplicação. Ele une os materiais quando é ativado ao passar por um campo magnético alternado, gerado por um dispositivo eletromagnético pequeno e de baixo custo.

Sem a necessidade de grandes fornos industriais, a ativação da cola tem uma pegada menor em termos de espaço e consumo de energia. Por exemplo, um grama de adesivo de magnetocura pode ser curado por um dispositivo eletromagnético de 200 watts em cinco minutos, consumindo 16,6 watts-hora. Isso significa 120 vezes menos energia do que um forno tradicional de 2.000 watts, que leva uma hora para curar um epóxi convencional, consumindo 2.000 watts-hora.

O processo de cura magnética é conduzido por nanopartículas especiais, que endurecem o material por igual.
[Imagem: APT - 10.1016/j.apmt.2020.100824]

Colagem sem espera

A equipe acredita que sua técnica de cura magnética está pronta para ser utilizada pelos fabricantes de colas.

"Nossas nanopartículas magnéticas de temperatura controlada são projetadas para serem misturadas com as formulações de adesivos já existentes, portanto, muitos dos adesivos à base de epóxi no mercado podem ser convertidos em cola ativada por campo magnético.

"A velocidade e a temperatura de cura podem ser ajustadas, de forma que os fabricantes dos produtos atuais possam redesenhar ou melhorar seus métodos de fabricação. Por exemplo, em vez de aplicar cola e curá-la parte por parte em uma linha de montagem convencional, o novo processo poderia consistir em pré-aplicar a cola em todas as peças e, em seguida, curá-las à medida que se movem ao longo da correia transportadora. Sem fornos, isso levaria a muito menos tempo de inatividade e produção mais eficiente," disse o professor Raju Ramanujan, da Universidade Tecnológica de Nanyang.

Mais tópicos