一种将聚合物粘合到镀锌钢上的廉价且简单的方法

制造业一直在寻找更高效的制造材料，但大多数在实验室创建的开发此类材料的新方法都不适合工业规模使用。现在，东京大学工业科学研究所的研究人员已经开发出一种廉价而简单的方法，将聚合物粘合到镀锌钢上——即在其上镀锌的钢——以制造一种轻巧耐用的材料，可以可实现工业规模生产。

随着制造业越来越有动力考虑其工艺对环境的影响，需要新技术来确保零件的制造既可持续(使用最少的刺激性化学品和废物)，又能在需要更换之前保持较长的使用寿命.镀锌钢以其优良的机械性能和耐腐蚀性能广泛应用于汽车工业。然而，由于其重量，聚合物金属复合材料越来越多地被用作具有高耐用性的替代轻质材料。不幸的是，将聚合物粘合到镀锌钢上的传统技术不适合大规模生产，因为它们通常需要刺激性化学品或专用设备。

在最近发表在《制造工艺杂志》上的一项研究中，东京大学的一组研究人员展示了一种方法，只需用酸洗预处理钢并将其浸入热水中，即可将聚合物粘合到镀锌钢上水。酸洗会剥去钢材镀锌层上的外部“钝化层”，从而使热水能够在真实表面形成粗糙的纳米级针状结构。

研究人员发现，当将聚合物应用于处理过的金属时(在称为注塑直接连接的过程中)，它会填充针结构之间和内部的微小间隙和脊，从而形成非常牢固的机械连接。“我们发现浸泡在热水中是一种简单而有效的方法，可以在锌涂层上产生纳米级结构以供聚合物粘附，但事先进行酸洗以去除钝化层是实现这一过程的必要步骤，”主要作者WeiyanChen解释道。

该小组还展示了拉伸剪切强度如何随着镀锌钢表面纳米级结构的复杂性而增加，该强度表示聚合物在从金属上撕下之前可以承受的力。通过优化热水温度和处理时间以实现纳米级结构的峰值复杂性，与未处理的金属相比，该团队能够显着提高拉伸剪切强度。

“我们的工艺可以适用于广泛的混合连接应用，其中金属和塑料部件需要永久粘合，”资深作者YusukeKajihara说。“此外，我们的方法不使用刺激性化学品或复杂的程序，因此适合工业应用所需的放大。”这项工作可能导致聚合物金属连接的优化，这将是制造业的重要资产。

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