使用可釋放粘附物結合傳導表面的系統和方法
【專利說明】
[00011優先權聲明
[0002] 本申請要求2014年11月13日提交的美國臨時申請號62/079,365的權益。
技術領域
[0003] 本公開大體涉及臨時或永久結合兩個表面的系統和方法。更特別地，本公開涉及 使用可釋放粘附物臨時或永久結合兩個表面的系統和方法。
【背景技術】
[0004] 相似或不相似材料的結合表面常常會需要外延的過程，如施用永久粘附物以及焊 接。然而，由于粘附物和焊接的永久屬性，在結合之后如通過裝配人員或機械接近表面會是 困難的。接近表面受到限制會使得維修更加困難。
[0005] 永久結合過程(如超聲焊、電阻點焊、激光焊以及鉚接)會需要用于設備和工具的 大資金支出。另外，當設備和工具需要更換時由于冗長的更換，操作可被中斷。
[0006] 可逆結合過程也可用于結合相似或不相似材料。磁鐵通常用于臨時結合表面，如 當從中轉區傳送物體到制造裝配線的時候。通過使用手動或真空操作吸取，吸取連接件通 常還用于在搬運材料時臨時結合表面。
[0007] 盡管磁鐵和吸取連接件本質上是可逆的，但所形成的結合可由任意相關表面上的 雜質所減弱，這些雜質可導致在基于磁鐵或吸取的連接件中的結合削弱。例如，正被結合的 部件或者磁體或吸取杯的表面上的油或污物可基本減弱在結合表面處所形成的結合。另 外，在結合表面處或其中存在的氣穴可導致潛在的喪失連接。
【發明內容】
[0008] 存在對本質上可逆或在安裝后可釋放的結合粘附物的需求。當附接到表面時粘附 物將具有承載能力，并且在預定量的剝離力時能夠快速釋放以從表面脫離。
[0009] 本技術涉及包括可釋放粘附物的系統，所述系統具有許多應用，包括商業，私營部 門（例如消費者），和制造業等等。可釋放粘附物結合第一傳導表面和第二傳導表面的，并且 包括基本材料和傳導嵌入材料。基本材料具有的至少一個分子配置成平行于第一傳導表面 或第二傳導表面的至少一個分子定位。傳導嵌入材料被注入或附接于基本材料以形成粘附 物結構。可釋放粘附物結構的傳導性比基本材料獨自的傳導性更大。
[0010] 可釋放粘附物形成利用范德瓦爾力(van der Waals force)以附接到表面的可逆 結合。在一些實施例中，粘附物結構配置成，響應于垂直于第一傳導表面或第二傳導表面的 至少一個分子所施加的剝離力，從第一傳導表面或第二傳導表面被移除。
[0011]在一些實施例中，傳導嵌入材料形成連續表面，所述連續表面提供從第一傳導表 面到第二傳導表面的非中斷電通路(electrical pathway)。在一些實施例中，傳導嵌入材 料包括彼此接近定位的多個傳導顆粒，從而形成從第一傳導表面到第二傳導表面的電通 路。
[0012] 在一些實施例中，選擇嵌入材料以增強基本材料的強度。基本材料增強的強度允 許基本材料維持抵抗更大的剪切力和/或拉力。
[0013] 在一些實施例中，選擇嵌入材料以增加基本材料的電和/或導熱性。基本材料的增 加的傳導性允許基本材料作為粘附物以及能量(如電）導體。在應用中，電流需要通過基本 材料和連接表面。
[0014] 在一些實施例中，可釋放粘附物包括形成為單元結構的陣列的基本材料。在一些 實施例中，單元結構布置在剛毛中和/或剛毛上(如合成剛毛），如通過在基本材料中注入傳 導嵌入材料。在其它實施例中，傳導嵌入材料注入到一些(如選定的)但不是所有的剛毛中。
[0015] 在一些實施例中，可釋放粘附物形成為柔性結構，其可被連接(如焊接)到附接表 面或連接表面周圍。在一個實施例中，柔性結構是單面膠帶形式，并且在另一個實施例中， 柔性結構是雙面膠帶形式。
[0016] 本發明的其它方面在此之后被描述。
【附圖說明】
[0017] 圖1示出了根據本技術的實施例的可移除粘附物的側視圖。
[0018] 圖2是圖1可移除粘附物的替代實施例的透視圖。
[0019] 圖3是圖1可移除粘附物的另一個替代實施例的透視圖。
[0020] 圖4是圖1可移除粘附物的另一個替代實施例的側視圖。
[0021] 圖5是圖1可移除粘附物的另一個替代實施例的透視圖。
[0022]附圖并不必然成比例并且一些特征可以夸大或縮小，如為了顯示特殊元件的細 節。在一些實施例中，公知的元件、系統、材料或方法未被詳細地描述從而避免模糊了本公 開。因此，在此公開的特定結構和功能細節將不解釋為限制性的，而是僅僅作為權利要求的 基礎，以及作為代表性基礎來教導本領域技術人員可變化地使用本公開。
【具體實施方式】
[0023] 按照要求，在此公開本公開的詳細實施例。所公開的實施例僅僅是可以按各種形 式和替代形式及其結合實施的實例。如在此使用的，例如，示例性和相似術語可擴大地意指 作為示例、范例、模型或樣式的實施例。
[0024] 盡管本技術在此主要結合汽車描述，但是本技術不限于汽車。這些構思可用于各 種各樣的交通工具應用以及消費者電子元件中，如和航空器、船舶和其它交通工具相結合 使用。另外，這些構思可用于各種消費者應用中，如電子元件、服裝設計(如鎖扣和封口）、服 裝抓持(如工作手套和運動手套)和標記(如商業的永久標示和路標的臨時標示），等等。另 外，這些構思可用于低溫環境(如空間中的航空應用），在該低溫環境中傳統的附接物失去 抓持力。
[0025] 在此公開本公開的各種實施例。所公開的實施例僅僅是可以按各種形式和替代形 式及其結合實施的實例。
[0026] I.本公開概述
[0027]圖1顯示了可釋放附接物100,其通過使用范德瓦爾力而允許可逆的結合。可釋放 附接物100從第一表面10和第二表面20粘附和釋放，其中表面10、20基本上是由表面10、20 的不同材料和紋理制成的固體表面。
[0028] 可釋放附接物100包括基本材料110,該基本材料具有相對于第一表面10、第二表 面20中的粒子基本平行的粒子（如分子、原子、離子）。由圖1的編號可以看到，在附接位置 處，基本材料110的分子115平行于第二表面20的分子25。范德瓦爾力允許基本材料110的分 子115粘附到第二表面20。特別地，基本材料110的分子115抵抗拉力80和剪切力85而保持可 釋放附接物1 〇〇和附接表面(如第二表面20)之間的結合。
[0029] 不像需要通過傳統附接物的傳統化學結合過程，可釋放附接物100不需要固化，因 此允許可釋放附接物100幾乎同時地粘附到表面10、20。可釋放附接物100也可不使用外力 供給、致動器或其它而粘附到表面10、20。
[0030] 當剝離力90施加在附接表面或可釋放附接物100的表面時，范德瓦爾力也允許基 本材料110的分子115和附接表面分子(如第二表面20的分子25)之間的結合分離。如圖1的 指示圖所示，在基本材料110不和第二表面20接觸的地方，基本材料110的分子115通常不平 行于第二表面20的分子25。
[0031] 在一些實施例中，基本材料110包括微結構和/或納米結構聚合物，如硅酮和聚二 甲基硅氧烷(PDMS)，等等。在一些實施例中，基本材料110包括聚合物，如(官能化的）聚碳酸 酯、聚烯烴(如聚乙烯和聚丙烯）、聚酰胺(如尼龍）、聚丙烯酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯。
[0032] 在一些實施例中，基本材料110包括合成物，如增強塑料，其中塑料可包括上述所 列出的任何示例聚合物，并且增強物可包括下列一個或多個:粘土、玻璃、碳、顆粒形式的聚 合物、纖維(如納米、短或長纖維）、薄層片晶(如納米尺寸或微尺寸薄層片晶）、須晶，等等。
[0033] 基本材料110可包括合成或無機分子。盡管所謂生物聚合物(或綠色聚合物）的使 用在許多工業中變得流行，但是石油基聚合物在日常使用中仍然更為普遍。基本材料110還 可包括可回收材料，如聚丁烯對苯二酸酯(PBT)聚合物，具有例如大約85%消費后聚乙烯對 苯二酸酯(PET)。在一個實施例中，基本材料110包括一些種類的塑料。在一個實施例中，材 料包括熱塑性塑料。
[0034] 在一個實施例中，基本材料110包括合成物。例如，基本材料110可包括纖維增強的 聚合物(FRP)合成物，如碳纖維增強的聚合物(CFRP)，或玻璃纖維增強的聚合物(GFRP)。例 如，合成物可以是例如玻璃纖維合成物。在一個實施例中，FRP合成物是混合塑料-金屬合成 物(如包括金屬增強纖維的塑料合成物）。基本材料110在一些實施方案中包括聚酰胺級聚 合物，其通常被稱為聚酰胺。在一個實施例中，基本材料110包括