Металл и пластик без использования клея или лазера

Группа исследователей из Токийского университета разработала технологию прочного соединения металла и пластика без использования клея или лазера. Металл погружается в горячую воду для создания микроскопических выступов на поверхности, а пластик заливается в зазоры. Прочность соединения превышает стандарт для автомобильных деталей, и команда намерена применить эту технологию в электромобилях.

Он был испытан на оцинкованном металле (гальванизированная высокопрочная сталь) и пластике (полибутилентерефталат), используемом в автомобильных деталях. Когда металл погружают в горячую воду при температуре 75 градусов Цельсия на 40 минут, поверхность окисляется, образуя многочисленные наноразмерные иглоподобные выступы. Расплавленный пластик заливается в зазоры и склеивается.

Когда прочность соединения была проверена на растяжение, оно выдержало усилие в 20 мега (мега = миллион) паскалей, что является стандартом для автомобильных деталей. Предполагается, что тонкие иглоподобные выступы, расположенные на поверхности металла, зацепились за пластик, в результате чего образовалась прочная связь.

Микроскопические наблюдения показали, что толщина выступов составляет несколько десятков нанометров, а глубина - несколько сотен нанометров. Толщина слоя цинкового покрытия составляет несколько десятков микрометров (микро - одна миллионная часть метра), поэтому выступы не разрушают слой покрытия и не снижают его антикоррозийные свойства. Хотя разработка технологии создания микроскопических выступов с помощью лазерной обработки идет полным ходом, ее нельзя использовать для оцинкованного металла, поскольку тонкий слой покрытия отслаивается.

В электромобилях часто используются болты для соединения металла и пластика. Если применить новую технологию, можно отказаться от процессов сверления отверстий в материале и затягивания болтов. Поскольку болты и гайки больше не нужны, это также приведет к снижению веса.

Доцент Юсуке Кадзивара, член исследовательской группы, говорит: "Большое оборудование и специальные химикаты не нужны, что облегчает практическое применение". В сотрудничестве с компаниями команда намерена применить эту технологию для компонентов EV. В будущем команда также разработает технологию склеивания термопластичного углепластика (CFRP) и металла.