具有可切换的粘附性的制品的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包括至少一个具有可切换的粘附性的表面的制品。
【背景技术】
[0002] 借助于粘附性将不同的表面粘合在一起在构成材料连接方面起着重要的作用。这 方面的问题是，粘合往往很难被再次消除。这通常与粘合层的解体或破坏有关。
[0003] 另一种可能的方式是通过其干的粘附性（dryadhesivity)将表面接合在一起。本 文中干的粘附性应被理解为在不使用粘合促进材料（例如粘附性的材料）的情况下表面之 间的粘附力的形成。这样的粘合也是值得关注的，因为其可被去除而不留残渣。
[0004] 这样的粘合体系常基于表面的结构化。然而，此处必须区分需要特定的对应结构 (counter-structure)(例如钩子或孔眼）的体系和能够利用任何表面形成粘附力的体系。
[0005] 这样的粘合系统在自然界也是已知的，例如壁虎或昆虫的腿就是这种情况。据认 为，这样的体系中的粘合力是基于范德华力的。在这些体系中，表面的结构化在接触时导致 接触面积极度增大，并因而还导致接触时形成的粘附力的增强。
[0006] 对于干粘附性来说，两个表面之间的粘附强度取决于粘附可用的面积。因此，两个 平坦的平面彼此粘附的效果明显比一个平坦的平面和另一个粗糙或不平坦的平面彼此粘 附的效果更好。一般的规律是，可用来粘附的面积越大，两个表面之间的粘附就越好。
[0007] 然而，这个面积通常是不可改变的，因而表面的粘附力通常也是不可改变的。
[0008] 但是，现有技术已知的材料依据外部的影响可采用不同的形态。这样的材料特别 熟知为形态记忆合金（SMAs)。
[0009] 形态记忆合金可以在不改变它们成分的情况下改变它们的晶体结构，并且可以以 加热或机械的方式触发所述晶体结构的变化。通常以加热的方式来触发所述变化，亦即到 达一定的温度时形态记忆合金就会改变其结构。
[0010] 通常，形态记忆合金的高温相已知为奥氏体相以及低温相已知为马氏体相。形态 记忆合金的特殊性质的基础是，所述两个相能够可逆地相互转换。
[0011] 此处应区分两种不同的可能性。当特定形态的奥氏体制品被冷却至低于转变温度 的温度时，其转变成同样形态的马氏体制品。然后，该制品在不超过马氏体的临界应变的情 况下（取决于所使用的合金，通常约5~7% )被转换成第二形态。当该制品被加热至转 换温度以上的温度时，其转换回奥氏体并且再次呈现原来的第一形态。可多次重复该过程。 但是，若所获得的奥氏体制品在冷却至转换温度以下而没有再次变形，则其不会转换成第 二形态。只有通过所述制品的重新变形才能获得该第二形态。因此，这种效应被称为"单向 形态记忆效应"（"one-wayshapememoryeffect"）。
[0012] 当形态记忆材料发生塑性变形对其进行热机械处理时可实现不同的性能 (behavior)。这两个过程均在材料中形成微观结构，这导致既存在对奥氏体制品的形态的 记忆又存在对马氏体制品的形态的记忆。由此，在奥氏体至马氏体的冷却和转换过程中还 可形成表面结构的形态变化。该过程是可逆的，从而通过加热和冷却这两个形态之间可互 换。这种效应被称为"双向形态记忆效应"（"two-wayshapememoryeffect"）。
[0013] 此处应当指出的是，马氏体向奥氏体的转换不必在与奥氏体向马氏体转换时相同 的温度下发生。通常会出现明显的滞后（hysteresis)。此外，转换发生在一个温度范围内。 转换温度已知为马氏体转变起始温度（martensitestarttemperature) (Ms)和马氏体转 变结束温度（martensitefinishtemperature) (Mf)以及奥氏体转变起始温度（As)和奥氏 体转变结束温度（Af)，其中大写字母表示具体的转换产物。这意味着，在冷却奥氏体的情况 下，1 3表示奥氏体开始向马氏体转换的温度。图1示出了相应的图式。因此，这些温度之间 的关系通常为：Mf〈Ms〈As〈Af。当形态记忆合金处于压力下时，所述温度可以改变。这会升高 或降低转换温度。
[0014]DE10 2010 034 954Al示出了所述可逆效应的特定变化，其示出了用于储存信 息的表面上凸起（elevations)的可逆变形。
[0015] 还已知将形态记忆合金用于粘附性的粘合（例如US6, 773, 535)。然而，这种情况 下，由形态记忆合金构成的构件的变形被用于弱化粘附性的粘合。
[0016] 微米区域内的可切换的表面结构的制造是最近才已知的。DE10 2010 034 954 Al描述了能够可逆切换的凹陷和凸起的制造。其被用来在表面上储存加热可见的信息。
[0017] 使用形态记忆金属来实现表面可切换的粘附性还是未知的。
[0018] 技术问题
[0019] 本发明所要解决的技术问题是提供具有可切换（或者叫可选择）的粘附性的制 品。
[0020] 技术方案
[0021] 通过本发明的独立权利要求的特征上述问题得以解决。从属权利要求描述了本发 明的有利的改进。此处通过引用将所有权利要求的措辞并入说明书。本发明还包括从属权 利要求和/或独立权利要求的所有合理的特别是上面所提到的组合。
[0022] 所述技术问题通过包括至少一个具有可切换的粘附性的表面的制品得以解决，其 中所述表面包括至少一种形态记忆合金，该形态记忆合金至少部分地被涂覆有至少一种聚 合物，其特征在于，所述至少一种形态记忆合金能够形成表面结构。
[0023] 通过所述表面结构的形成，制品的表面得以改变。由此改变了表面的可用于粘附 的面积。
[0024] 所述粘附优选指的是表面的干粘附性。其中不使用粘合剂。
[0025] 所述至少一种形态记忆合金（SM)可以是适用于形成表面结构的这种类型的任 意的合金。
[0026] 目前用于较大的温度范围的合金是已知的。由此，已知有具有-200~200°C的转 换温度的合金。转换温度通常在20°C~100°C之间。
[0027] 这样的合金的实例为镍和钛的合金、铜-锌-铝合金、铜-锌-铝-镍合金、 镍-锰-镓合金以及铜-铝-镍合金。所述形态记忆合金还可以是铁磁性的。
[0028] 优选包括镍和钛的合金。此处，可以使用镍与钛的比例来增高或降低转换温度。
[0029] 对于等摩尔的NiTi形态记忆合金（I: 1的偏差为+/-Imol% )，由奥氏体开始转换 至马氏体的温度为约 35°C(MS40°C、Mf25°C、AS54°C、Af76°C)。
[0030] 所述形态记忆合金至少部分地被涂覆有至少一种聚合物。形态记忆合金的粘附力 较差。这意味着，在没有聚合物涂层的情况下会获得不足的对其它表面（对立面）的粘附 性。这通过施加合适的聚合物而得以显著改善。在粘附的过程中，至少部分的聚合物涂层 必须与对立面接触。
[0031] 聚合物层的使用还具有这样的优势，可以以简单的方式确定针对特点的测试表面 和/或测试体的粘附力。对于给定的表面结构，聚合物的粘附特性可适应于对立面。因此， 能够以简单的方式研究许多聚合物。
[0032] 所述聚合物优选有足够的弹性以便于将形态记忆合金的表面结构传送至涂层的 表面。表面结构的形成必须不损坏聚合物涂层。涂层结构还必须能够在所使用的温度下改 变。
[0033] 聚合物的弹性模量优选小于lOOMPa，更优选小于lOMPa。
[0034] 聚合物的玻璃化转变温度优选低于形态记忆合金的