日本物質材料研究機構(NIMS)開發了一項不使用黏著層的異種材料接合技術。此項技術透過在塑膠或玻璃表面形成微細且複雜的多孔質結構,促使另一種材料在透過塗佈或熱壓進行貼合時可滲入這些孔洞中以發揮錨定(Anchor)作用。由於無須使用接著劑,因此更容易統一材料之間的折射率、電氣傳導、熱傳導等物理性質,進而拓展可接合材料的選擇範圍。
此項技術僅須塗佈混合溶劑,即可在塑膠等材料表面形成多孔質結構。首先,樹脂會溶解於混合溶劑並相互混合,導致表面產生擾動。隨著不同成分的溶劑揮發,樹脂在溶劑中的溶解性急速變化,進而在表面形成多孔質結構。將欲貼合的樹脂材料引入這些孔洞中,即可實現接合。
多孔質表面的形成是透過簡單的塗佈完成,而材料進入多孔結構則可利用塗佈或熱壓方式達成。已確認將塑膠材料貼合至另一種塑膠時,接合強度可提升為一般貼合的5倍;而在將丙烯酸樹脂貼合至玻璃時,剝離強度試驗顯示可達5 MPa。更重要的是,在此情況下並非接合界面破裂,而是基材玻璃本身斷裂,顯示實際接合強度超過5 MPa。
根據貼合材料的不同,孔洞的大小亦可予以調整。NIMS指出,樹脂與樹脂接合時,數百奈米孔徑的多孔質結構較為適合;而在玻璃與樹脂的接合時,則適合使用數十奈米孔徑的孔洞。由於是利用精細的微結構進行接合,因此也較容易與化學修飾法搭配使用。
以往使用黏著劑的接合方式須同時考量兩種材料與接著劑三者間的物性配合;而NIMS的新技術僅須調整兩種材料之間的性質即可。若將折射率予以統一,可提升透明度;若熱傳導性一致,則可避免熱流滯留。此項技術可望大幅拓展複合材料設計的彈性與可能性。