Introduzione: Cosa si intende per Nano in Adesione.
Nano tape è un termine usato per descrivere una stirpe di soluzioni adesive in cui la nanotecnologia consente un funzionamento eccellente. Queste caratteristiche sono ottenute attraverso due diversi metodi che includono superfici nanostrutturate o rinforzo di nanomateriali.
Superfici nanostrutturate: questi nastri formano un'adesione fisica, utilizzando modelli su scala micro- e nano-basati sui principi fisici delle forze di van der Waals, come le zampe del geco.
Rinforzo con nanomateriali: questi nastri prevedono l'incorporazione di nanomateriali, ovvero nanotubi di carbonio (CNT) o grafene in una struttura polimerica per migliorare notevolmente le caratteristiche meccaniche, termiche o elettriche e trasformarli in prodotti industriali ad alte-prestazioni.
Categoria I: nastri nano ispirati a micro-aspirazione e geco-.
Il tipo indicato è il tipo più-conosciuto di nanonastro, venduto come soluzione adesiva riutilizzabile e priva di residui-.
Il meccanismo di adesione: l'effetto Geco.
Questi nano nastri utilizzano l'adesione fisica al contrario dei nastri tradizionali che utilizzano il legame chimico. La loro superficie è disegnata da miliardi di pori microscopici. Premendo contro la superficie liscia, l'aria viene espulsa da queste micro-cavità formando una forte tenuta sotto vuoto. Le forze di Van der Waals svolgono un ruolo centrale in questo meccanismo, l'enorme superficie formata dalla nanostrutturazione della struttura aumenta molte volte queste forze deboli e formano un forte legame collettivo.
2.2 Composizione e Varianti del Materiale.
Poliuretano (PU): il poliuretano è ben-noto come materiale ad alta tenuta e con elevato assorbimento degli urti, utilizzato in elettronica per smorzare le vibrazioni.
Acrilico: è il migliore in termini di proprietà di invecchiamento e stabilità ai raggi UV e quindi è il migliore nelle finiture automobilistiche e nella segnaletica esterna.
PVC: uno scopo generale di sigillatura e isolamento a basso costo.
2.3 Attributi chiave delle prestazioni
Riutilizzabilità: è una caratteristica; il nastro può essere lavato in acqua e la sua adesività può essere riacquistata.
Rimozione dei residui: l'adesione è prevalentemente fisica e quindi può essere rimossa senza distruzione.
Limitazioni: non può funzionare su superfici ruvide o porose dove non è possibile creare una micro-tenuta per il vuoto.
Categoria II: nanocompositi e nanonastri funzionali.
Questo gruppo rappresenta un'ingegneria di alto-valore e i nanomateriali vengono utilizzati per conferire determinate proprietà elettriche, termiche o meccaniche.
Compositi nanocarta NTC NP310/CNP310/CNP310 come schermatura EMI.
Quanto più potente è l'elettronica, tanto più importante è l'interferenza elettromagnetica (EMI). Una nuova alternativa è lo sviluppo di un nanonastro che utilizza nanocarta di nanotubi di carbonio a parete multipla (MWCNT) rivestita di resina.
Fabbricazione: un tappetino in nanocarta CNT è riempito con una resina appositamente progettata attraverso un processo noto come immersione a immersione.
Prestazioni: il nanocomposito risultante ha un'impressionante capacità di schermatura EMI (EMI SE). La personalizzazione della protezione è dimostrata da un singolo strato che fornisce una media di 21 dB.
3.2 Nastro di trasferimento sensibile ai raggi UV-di materiali 2D.
I materiali potenzialmente pericolosi come il grafene sono notoriamente difficili da gestire. Le tradizionali tecniche di trasferimento a base di solventi sono dannose.
Meccanismo: gli scienziati hanno ideato uno speciale nastro UV sotto forma di polimero. Il nastro è fortemente attratto dal grafene prima dell'esposizione ai raggi UV. Una volta depositato su un substrato, la struttura di adesione del nastro viene modificata dall'irradiazione UV, che abbassa il livello di adesione e facilita il facile distacco del nastro per lasciare il materiale 2D sul substrato perfettamente trasferito.
Impatto: questa tecnologia facilita la ricerca e lo sviluppo di materiali 2D nell'elettronica di prossima generazione-basata su semiconduttori e nell'elettronica flessibile.
3.3 Nastri per fustellatura di precisione-
Per soddisfare le prestazioni aerospaziali e automobilistiche, i nano nastri sono realizzati utilizzando polimeri ingegnerizzati come il polimero rinforzato con fibra di carbonio (CFRP) per migliorare la resistenza estrema o la resina epossidica per unire le rigidità strutturali. Tali materiali possono essere fustellati-in forme complesse. Le specifiche principali includono:
Resistenza alla temperatura: funzionamento continuo tra -70°C e oltre 260°C.
Resistenza chimica: resistenza ai carburanti, ai solventi e ai raggi UV-.
Applicazioni industriali e specializzate.
Settore automobilistico: i nastri nano sono realizzati utilizzando schiuma acrilica doppia su entrambi i lati, fissando il rivestimento e i sensori e contribuendo a ridurre il peso e smorzare le vibrazioni.
Settore aerospaziale: i nastri-ad alte prestazioni fissano cablaggi e pannelli compositi in condizioni difficili.
Infine, l’ultima categoria da menzionare è l’elettronica e i semiconduttori:
EMIShielding: i nastri nanocompositi CNT offriranno una schermatura leggera dei componenti sensibili.
Assemblaggio di gadget: gli smartphone sono dotati di nastri ultra-sottili che fissano i display e isolano i circuiti stampati.
Ricerca e sviluppo: i nastri UV facilitano l'accurata impilatura di materiale 2D con nuove caratteristiche elettroniche.
Dispositivi medici: i nano nastri biocompatibili vengono applicati ai monitor indossabili e resistono ai processi di sterilizzazione.
Energia rinnovabile: i nano nastri vengono utilizzati per sigillare i moduli nella produzione solare in modo resistente agli agenti atmosferici.
Ambiente di mercato e prospettive future.
Si prevede che il mercato dei nanonastri aumenterà in modo costante in tutto il mondo a causa della necessità di disporre di soluzioni adesive ecologiche e ad alte-prestazioni.
Driver di mercato:
Sostenibilità: il passaggio ai nastri riutilizzabili è in linea con i principi dell’economia circolare.
Miniaturizzazione: nel settore dell'elettronica sono necessari materiali leganti ultrasottili e multifunzionali e questo rappresenta un importante motore di crescita.
Produzione high-tecnologica: le telecomunicazioni 5G e le auto elettriche richiedono adesivi che funzionino in ambienti ostili.
Principali concorrenti: 3M e Tesa sono leader globali e fanno parte del mercato anche altri produttori specializzati con sede in Asia-.
Tendenze emergenti:
Multifunzionalità I futuri nastri saranno in grado di integrare l'adesione e la gestione termica o l'auto-riparazione.
Adesivi intelligenti: l'invenzione di nastri sensibili alla luce o al calore introdurrà nuove prospettive nel processo di produzione.
Conclusione
La tecnologia nano-taping rappresenta una transizione dall'adesione passiva al legame attivo. Grazie al potere della nanomateria, gli ingegneri hanno prodotto adesivi ancora più intelligenti, potenti e versatili. I nanonastri ci permettono di vedere un futuro in cui la distinzione tra materiale appiccicoso ed elemento funzionante sarà ancora più oscura; infatti, il confine tra elemento adesivo ed elemento funzionale viene cancellato del tutto, rendendo indistinta la distinzione tra componente e elemento adesivo.