TOKIO, Japón: la industria manufacturera busca constantemente materiales de fabricación más eficientes, pero la mayoría de los métodos nuevos para desarrollar dichos materiales que se crean en el laboratorio no son adecuados para su uso a escala industrial. Ahora, los investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio han desarrollado una forma sencilla y económica de unir polímeros al acero galvanizado (acero con un recubrimiento de zinc por encima) para crear un material liviano y duradero que se pueda fabricar a escala industrial. .

TOKIO, Japón: la industria manufacturera busca constantemente materiales de fabricación más eficientes, pero la mayoría de los métodos nuevos para desarrollar dichos materiales que se crean en el laboratorio no son adecuados para su uso a escala industrial. Ahora, los investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio han desarrollado una forma sencilla y económica de unir polímeros al acero galvanizado (acero con un recubrimiento de zinc por encima) para crear un material liviano y duradero que se pueda fabricar a escala industrial. .

A medida que se anima cada vez más al sector de la fabricación a pensar en el impacto medioambiental de sus procesos, se necesitan nuevas técnicas para garantizar que las piezas se puedan fabricar de forma sostenible (con un mínimo de productos químicos agresivos y residuos) y con una larga vida útil antes de reemplazarlas. . El acero galvanizado es ampliamente utilizado en la industria automotriz debido a sus excelentes propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión. Sin embargo, debido a su peso, los compuestos de polímero y metal se utilizan cada vez más como materiales ligeros alternativos con alta durabilidad. Desafortunadamente, las técnicas tradicionales para unir polímeros al acero galvanizado no son adecuadas para la producción en masa, ya que a menudo requieren productos químicos agresivos o equipos especializados.

En un estudio publicado recientemente en el Revista de Procesos de Manufactura, un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio demostró un método para unir un polímero al acero galvanizado simplemente pretratando el acero con un lavado ácido y sumergiéndolo en agua caliente. El lavado con ácido elimina la «capa pasiva» exterior del revestimiento de zinc del acero, lo que permite que el agua caliente forme estructuras de agujas ásperas a nanoescala en la superficie real. Los investigadores descubrieron que cuando se aplicaba un polímero al metal tratado (en un proceso llamado moldeo por inyección directa), llenaba los diminutos espacios y crestas entre y dentro de las estructuras de las agujas, creando enlaces mecánicos muy fuertes. «Descubrimos que la inmersión en agua caliente es un método simple y efectivo para crear estructuras a nanoescala en el recubrimiento de zinc para que se adhiera el polímero, pero que un lavado ácido previo para eliminar la capa pasiva era un paso necesario para esto», explica el autor principal. Weiyan Chen.

El grupo también mostró cómo la resistencia al corte de la superposición, que indica cuánta fuerza puede soportar el polímero antes de desprenderse del metal, aumenta con la complejidad de las estructuras a nanoescala en la superficie de acero galvanizado. Al optimizar la temperatura del agua caliente y el tiempo de tratamiento para lograr la máxima complejidad en la estructuración a nanoescala, el equipo pudo aumentar significativamente la resistencia al corte del solape en comparación con el metal sin tratar. «Nuestro proceso se puede adaptar para una variedad de aplicaciones de unión híbrida donde las piezas de metal y plástico deben unirse de forma permanente», dice el autor principal, Yusuke Kajihara. «Además, nuestro método no utiliza productos químicos agresivos ni procesos complicados, lo que lo hace adecuado para el aumento de escala requerido para la aplicación industrial». industria manufacturera

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Acerca del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio

El Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio (UTokyo-IIS) es uno de los institutos de investigación universitarios más grandes de Japón. Con más de 120 laboratorios de investigación, cada uno dirigido por un miembro de la facultad, UTokyo-IIS tiene más de 1200 miembros (aproximadamente 400 miembros del personal y 800 estudiantes) que participan activamente en la educación y la investigación. Sus actividades cubren casi todas las áreas de la ingeniería. Desde su creación en 1949, UTokyo-IIS ha trabajado para cerrar las enormes brechas que existen entre las disciplinas académicas y las aplicaciones del mundo real.


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