具有可切換的粘附性的制品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包括至少一個(gè)具有可切換的粘附性的表面的制品。
【背景技術(shù)】
[0002] 借助于粘附性將不同的表面粘合在一起在構(gòu)成材料連接方面起著重要的作用。這 方面的問題是，粘合往往很難被再次消除。這通常與粘合層的解體或破壞有關(guān)。
[0003] 另一種可能的方式是通過其干的粘附性（dryadhesivity)將表面接合在一起。本 文中干的粘附性應(yīng)被理解為在不使用粘合促進(jìn)材料（例如粘附性的材料）的情況下表面之 間的粘附力的形成。這樣的粘合也是值得關(guān)注的，因?yàn)槠淇杀蝗コ涣魵堅(jiān)?br>[0004] 這樣的粘合體系?；诒砻娴慕Y(jié)構(gòu)化。然而，此處必須區(qū)分需要特定的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu) (counter-structure)(例如鉤子或孔眼）的體系和能夠利用任何表面形成粘附力的體系。
[0005] 這樣的粘合系統(tǒng)在自然界也是已知的，例如壁虎或昆蟲的腿就是這種情況。據(jù)認(rèn) 為，這樣的體系中的粘合力是基于范德華力的。在這些體系中，表面的結(jié)構(gòu)化在接觸時(shí)導(dǎo)致 接觸面積極度增大，并因而還導(dǎo)致接觸時(shí)形成的粘附力的增強(qiáng)。
[0006] 對(duì)于干粘附性來(lái)說，兩個(gè)表面之間的粘附強(qiáng)度取決于粘附可用的面積。因此，兩個(gè) 平坦的平面彼此粘附的效果明顯比一個(gè)平坦的平面和另一個(gè)粗糙或不平坦的平面彼此粘 附的效果更好。一般的規(guī)律是，可用來(lái)粘附的面積越大，兩個(gè)表面之間的粘附就越好。
[0007] 然而，這個(gè)面積通常是不可改變的，因而表面的粘附力通常也是不可改變的。
[0008] 但是，現(xiàn)有技術(shù)已知的材料依據(jù)外部的影響可采用不同的形態(tài)。這樣的材料特別 熟知為形態(tài)記憶合金（SMAs)。
[0009] 形態(tài)記憶合金可以在不改變它們成分的情況下改變它們的晶體結(jié)構(gòu)，并且可以以 加熱或機(jī)械的方式觸發(fā)所述晶體結(jié)構(gòu)的變化。通常以加熱的方式來(lái)觸發(fā)所述變化，亦即到 達(dá)一定的溫度時(shí)形態(tài)記憶合金就會(huì)改變其結(jié)構(gòu)。
[0010] 通常，形態(tài)記憶合金的高溫相已知為奧氏體相以及低溫相已知為馬氏體相。形態(tài) 記憶合金的特殊性質(zhì)的基礎(chǔ)是，所述兩個(gè)相能夠可逆地相互轉(zhuǎn)換。
[0011] 此處應(yīng)區(qū)分兩種不同的可能性。當(dāng)特定形態(tài)的奧氏體制品被冷卻至低于轉(zhuǎn)變溫度 的溫度時(shí)，其轉(zhuǎn)變成同樣形態(tài)的馬氏體制品。然后，該制品在不超過馬氏體的臨界應(yīng)變的情 況下（取決于所使用的合金，通常約5~7% )被轉(zhuǎn)換成第二形態(tài)。當(dāng)該制品被加熱至轉(zhuǎn) 換溫度以上的溫度時(shí)，其轉(zhuǎn)換回奧氏體并且再次呈現(xiàn)原來(lái)的第一形態(tài)?？啥啻沃貜?fù)該過程。 但是，若所獲得的奧氏體制品在冷卻至轉(zhuǎn)換溫度以下而沒有再次變形，則其不會(huì)轉(zhuǎn)換成第 二形態(tài)。只有通過所述制品的重新變形才能獲得該第二形態(tài)。因此，這種效應(yīng)被稱為"單向 形態(tài)記憶效應(yīng)"（"one-wayshapememoryeffect"）。
[0012] 當(dāng)形態(tài)記憶材料發(fā)生塑性變形對(duì)其進(jìn)行熱機(jī)械處理時(shí)可實(shí)現(xiàn)不同的性能 (behavior)。這兩個(gè)過程均在材料中形成微觀結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致既存在對(duì)奧氏體制品的形態(tài)的 記憶又存在對(duì)馬氏體制品的形態(tài)的記憶。由此，在奧氏體至馬氏體的冷卻和轉(zhuǎn)換過程中還 可形成表面結(jié)構(gòu)的形態(tài)變化。該過程是可逆的，從而通過加熱和冷卻這兩個(gè)形態(tài)之間可互 換。這種效應(yīng)被稱為"雙向形態(tài)記憶效應(yīng)"（"two-wayshapememoryeffect"）。
[0013] 此處應(yīng)當(dāng)指出的是，馬氏體向奧氏體的轉(zhuǎn)換不必在與奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)換時(shí)相同 的溫度下發(fā)生。通常會(huì)出現(xiàn)明顯的滯后（hysteresis)。此外，轉(zhuǎn)換發(fā)生在一個(gè)溫度范圍內(nèi)。 轉(zhuǎn)換溫度已知為馬氏體轉(zhuǎn)變起始溫度（martensitestarttemperature) (Ms)和馬氏體轉(zhuǎn) 變結(jié)束溫度（martensitefinishtemperature) (Mf)以及奧氏體轉(zhuǎn)變起始溫度（As)和奧氏 體轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度（Af)，其中大寫字母表示具體的轉(zhuǎn)換產(chǎn)物。這意味著，在冷卻奧氏體的情況 下，1 3表示奧氏體開始向馬氏體轉(zhuǎn)換的溫度。圖1示出了相應(yīng)的圖式。因此，這些溫度之間 的關(guān)系通常為：Mf〈Ms〈As〈Af。當(dāng)形態(tài)記憶合金處于壓力下時(shí)，所述溫度可以改變。這會(huì)升高 或降低轉(zhuǎn)換溫度。
[0014]DE10 2010 034 954Al示出了所述可逆效應(yīng)的特定變化，其示出了用于儲(chǔ)存信 息的表面上凸起（elevations)的可逆變形。
[0015] 還已知將形態(tài)記憶合金用于粘附性的粘合（例如US6, 773, 535)。然而，這種情況 下，由形態(tài)記憶合金構(gòu)成的構(gòu)件的變形被用于弱化粘附性的粘合。
[0016] 微米區(qū)域內(nèi)的可切換的表面結(jié)構(gòu)的制造是最近才已知的。DE10 2010 034 954 Al描述了能夠可逆切換的凹陷和凸起的制造。其被用來(lái)在表面上儲(chǔ)存加熱可見的信息。
[0017] 使用形態(tài)記憶金屬來(lái)實(shí)現(xiàn)表面可切換的粘附性還是未知的。
[0018] 技術(shù)問題
[0019] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供具有可切換（或者叫可選擇）的粘附性的制 品。
[0020] 技術(shù)方案
[0021] 通過本發(fā)明的獨(dú)立權(quán)利要求的特征上述問題得以解決。從屬權(quán)利要求描述了本發(fā) 明的有利的改進(jìn)。此處通過引用將所有權(quán)利要求的措辭并入說明書。本發(fā)明還包括從屬權(quán) 利要求和/或獨(dú)立權(quán)利要求的所有合理的特別是上面所提到的組合。
[0022] 所述技術(shù)問題通過包括至少一個(gè)具有可切換的粘附性的表面的制品得以解決，其 中所述表面包括至少一種形態(tài)記憶合金，該形態(tài)記憶合金至少部分地被涂覆有至少一種聚 合物，其特征在于，所述至少一種形態(tài)記憶合金能夠形成表面結(jié)構(gòu)。
[0023] 通過所述表面結(jié)構(gòu)的形成，制品的表面得以改變。由此改變了表面的可用于粘附 的面積。
[0024] 所述粘附優(yōu)選指的是表面的干粘附性。其中不使用粘合劑。
[0025] 所述至少一種形態(tài)記憶合金（SM)可以是適用于形成表面結(jié)構(gòu)的這種類型的任 意的合金。
[0026] 目前用于較大的溫度范圍的合金是已知的。由此，已知有具有-200~200°C的轉(zhuǎn) 換溫度的合金。轉(zhuǎn)換溫度通常在20°C~100°C之間。
[0027] 這樣的合金的實(shí)例為鎳和鈦的合金、銅-鋅-鋁合金、銅-鋅-鋁-鎳合金、 鎳-錳-鎵合金以及銅-鋁-鎳合金。所述形態(tài)記憶合金還可以是鐵磁性的。
[0028] 優(yōu)選包括鎳和鈦的合金。此處，可以使用鎳與鈦的比例來(lái)增高或降低轉(zhuǎn)換溫度。
[0029] 對(duì)于等摩爾的NiTi形態(tài)記憶合金（I: 1的偏差為+/-Imol% )，由奧氏體開始轉(zhuǎn)換 至馬氏體的溫度為約 35°C(MS40°C、Mf25°C、AS54°C、Af76°C)。
[0030] 所述形態(tài)記憶合金至少部分地被涂覆有至少一種聚合物。形態(tài)記憶合金的粘附力 較差。這意味著，在沒有聚合物涂層的情況下會(huì)獲得不足的對(duì)其它表面（對(duì)立面）的粘附 性。這通過施加合適的聚合物而得以顯著改善。在粘附的過程中，至少部分的聚合物涂層 必須與對(duì)立面接觸。
[0031] 聚合物層的使用還具有這樣的優(yōu)勢(shì)，可以以簡(jiǎn)單的方式確定針對(duì)特點(diǎn)的測(cè)試表面 和/或測(cè)試體的粘附力。對(duì)于給定的表面結(jié)構(gòu)，聚合物的粘附特性可適應(yīng)于對(duì)立面。因此， 能夠以簡(jiǎn)單的方式研究許多聚合物。
[0032] 所述聚合物優(yōu)選有足夠的彈性以便于將形態(tài)記憶合金的表面結(jié)構(gòu)傳送至涂層的 表面。表面結(jié)構(gòu)的形成必須不損壞聚合物涂層。涂層結(jié)構(gòu)還必須能夠在所使用的溫度下改 變。
[0033] 聚合物的彈性模量?jī)?yōu)選小于lOOMPa，更優(yōu)選小于lOMPa。
[0034] 聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選低于形態(tài)記憶合金的