使用可释放粘附物结合传导表面的系统和方法
【专利说明】
[00011优先权声明
[0002] 本申请要求2014年11月13日提交的美国临时申请号62/079,365的权益。
技术领域
[0003] 本公开大体涉及临时或永久结合两个表面的系统和方法。更特别地，本公开涉及 使用可释放粘附物临时或永久结合两个表面的系统和方法。
【背景技术】
[0004] 相似或不相似材料的结合表面常常会需要外延的过程，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属性，在结合之后如通过装配人员或机械接近表面会是 困难的。接近表面受到限制会使得维修更加困难。
[0005] 永久结合过程(如超声焊、电阻点焊、激光焊以及铆接)会需要用于设备和工具的 大资金支出。另外，当设备和工具需要更换时由于冗长的更换，操作可被中断。
[0006] 可逆结合过程也可用于结合相似或不相似材料。磁铁通常用于临时结合表面，如 当从中转区传送物体到制造装配线的时候。通过使用手动或真空操作吸取，吸取连接件通 常还用于在搬运材料时临时结合表面。
[0007] 尽管磁铁和吸取连接件本质上是可逆的，但所形成的结合可由任意相关表面上的 杂质所减弱，这些杂质可导致在基于磁铁或吸取的连接件中的结合削弱。例如，正被结合的 部件或者磁体或吸取杯的表面上的油或污物可基本减弱在结合表面处所形成的结合。另 外，在结合表面处或其中存在的气穴可导致潜在的丧失连接。
【发明内容】
[0008] 存在对本质上可逆或在安装后可释放的结合粘附物的需求。当附接到表面时粘附 物将具有承载能力，并且在预定量的剥离力时能够快速释放以从表面脱离。
[0009] 本技术涉及包括可释放粘附物的系统，所述系统具有许多应用，包括商业，私营部 门（例如消费者），和制造业等等。可释放粘附物结合第一传导表面和第二传导表面的，并且 包括基本材料和传导嵌入材料。基本材料具有的至少一个分子配置成平行于第一传导表面 或第二传导表面的至少一个分子定位。传导嵌入材料被注入或附接于基本材料以形成粘附 物结构。可释放粘附物结构的传导性比基本材料独自的传导性更大。
[0010] 可释放粘附物形成利用范德瓦尔力(van der Waals force)以附接到表面的可逆 结合。在一些实施例中，粘附物结构配置成，响应于垂直于第一传导表面或第二传导表面的 至少一个分子所施加的剥离力，从第一传导表面或第二传导表面被移除。
[0011]在一些实施例中，传导嵌入材料形成连续表面，所述连续表面提供从第一传导表 面到第二传导表面的非中断电通路(electrical pathway)。在一些实施例中，传导嵌入材 料包括彼此接近定位的多个传导颗粒，从而形成从第一传导表面到第二传导表面的电通 路。
[0012] 在一些实施例中，选择嵌入材料以增强基本材料的强度。基本材料增强的强度允 许基本材料维持抵抗更大的剪切力和/或拉力。
[0013] 在一些实施例中，选择嵌入材料以增加基本材料的电和/或导热性。基本材料的增 加的传导性允许基本材料作为粘附物以及能量(如电）导体。在应用中，电流需要通过基本 材料和连接表面。
[0014] 在一些实施例中，可释放粘附物包括形成为单元结构的阵列的基本材料。在一些 实施例中，单元结构布置在刚毛中和/或刚毛上(如合成刚毛），如通过在基本材料中注入传 导嵌入材料。在其它实施例中，传导嵌入材料注入到一些(如选定的)但不是所有的刚毛中。
[0015] 在一些实施例中，可释放粘附物形成为柔性结构，其可被连接(如焊接)到附接表 面或连接表面周围。在一个实施例中，柔性结构是单面胶带形式，并且在另一个实施例中， 柔性结构是双面胶带形式。
[0016] 本发明的其它方面在此之后被描述。
【附图说明】
[0017] 图1示出了根据本技术的实施例的可移除粘附物的侧视图。
[0018] 图2是图1可移除粘附物的替代实施例的透视图。
[0019] 图3是图1可移除粘附物的另一个替代实施例的透视图。
[0020] 图4是图1可移除粘附物的另一个替代实施例的侧视图。
[0021] 图5是图1可移除粘附物的另一个替代实施例的透视图。
[0022]附图并不必然成比例并且一些特征可以夸大或缩小，如为了显示特殊元件的细 节。在一些实施例中，公知的元件、系统、材料或方法未被详细地描述从而避免模糊了本公 开。因此，在此公开的特定结构和功能细节将不解释为限制性的，而是仅仅作为权利要求的 基础，以及作为代表性基础来教导本领域技术人员可变化地使用本公开。
【具体实施方式】
[0023] 按照要求，在此公开本公开的详细实施例。所公开的实施例仅仅是可以按各种形 式和替代形式及其结合实施的实例。如在此使用的，例如，示例性和相似术语可扩大地意指 作为示例、范例、模型或样式的实施例。
[0024] 尽管本技术在此主要结合汽车描述，但是本技术不限于汽车。这些构思可用于各 种各样的交通工具应用以及消费者电子元件中，如和航空器、船舶和其它交通工具相结合 使用。另外，这些构思可用于各种消费者应用中，如电子元件、服装设计(如锁扣和封口）、服 装抓持(如工作手套和运动手套)和标记(如商业的永久标示和路标的临时标示），等等。另 外，这些构思可用于低温环境(如空间中的航空应用），在该低温环境中传统的附接物失去 抓持力。
[0025] 在此公开本公开的各种实施例。所公开的实施例仅仅是可以按各种形式和替代形 式及其结合实施的实例。
[0026] I.本公开概述
[0027]图1显示了可释放附接物100,其通过使用范德瓦尔力而允许可逆的结合。可释放 附接物100从第一表面10和第二表面20粘附和释放，其中表面10、20基本上是由表面10、20 的不同材料和纹理制成的固体表面。
[0028] 可释放附接物100包括基本材料110,该基本材料具有相对于第一表面10、第二表 面20中的粒子基本平行的粒子（如分子、原子、离子）。由图1的编号可以看到，在附接位置 处，基本材料110的分子115平行于第二表面20的分子25。范德瓦尔力允许基本材料110的分 子115粘附到第二表面20。特别地，基本材料110的分子115抵抗拉力80和剪切力85而保持可 释放附接物1 〇〇和附接表面(如第二表面20)之间的结合。
[0029] 不像需要通过传统附接物的传统化学结合过程，可释放附接物100不需要固化，因 此允许可释放附接物100几乎同时地粘附到表面10、20。可释放附接物100也可不使用外力 供给、致动器或其它而粘附到表面10、20。
[0030] 当剥离力90施加在附接表面或可释放附接物100的表面时，范德瓦尔力也允许基 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)之间的结合分离。如图1的 指示图所示，在基本材料110不和第二表面20接触的地方，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] 在一些实施例中，基本材料110包括微结构和/或纳米结构聚合物，如硅酮和聚二 甲基硅氧烷(PDMS)，等等。在一些实施例中，基本材料110包括聚合物，如(官能化的）聚碳酸 酯、聚烯烃(如聚乙烯和聚丙烯）、聚酰胺(如尼龙）、聚丙烯酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯。
[0032] 在一些实施例中，基本材料110包括合成物，如增强塑料，其中塑料可包括上述所 列出的任何示例聚合物，并且增强物可包括下列一个或多个:粘土、玻璃、碳、颗粒形式的聚 合物、纤维(如纳米、短或长纤维）、薄层片晶(如纳米尺寸或微尺寸薄层片晶）、须晶，等等。
[0033] 基本材料110可包括合成或无机分子。尽管所谓生物聚合物(或绿色聚合物）的使 用在许多工业中变得流行，但是石油基聚合物在日常使用中仍然更为普遍。基本材料110还 可包括可回收材料，如聚丁烯对苯二酸酯(PBT)聚合物，具有例如大约85%消费后聚乙烯对 苯二酸酯(PET)。在一个实施例中，基本材料110包括一些种类的塑料。在一个实施例中，材 料包括热塑性塑料。
[0034] 在一个实施例中，基本材料110包括合成物。例如，基本材料110可包括纤维增强的 聚合物(FRP)合成物，如碳纤维增强的聚合物(CFRP)，或玻璃纤维增强的聚合物(GFRP)。例 如，合成物可以是例如玻璃纤维合成物。在一个实施例中，FRP合成物是混合塑料-金属合成 物(如包括金属增强纤维的塑料合成物）。基本材料110在一些实施方案中包括聚酰胺级聚 合物，其通常被称为聚酰胺。在一个实施例中，基本材料110包括