作为阿克伦大学一百五十周年庆典的一部分——纪念我们150年的人民、地方和承诺——我们正在举办一个“学术卓越庆典”,以突出我们许多学科的历史和未来。
查尔斯·奈特教授于1909年在布克特尔学院(阿克伦大学的前身)开设了世界上第一门橡胶化学课程,为阿克伦市高性能的橡胶工业提供了知识燃料。在这样做的过程中,他也为后来成为世界领先的聚合物科学和聚合物工程项目之一奠定了基础。
今天,该大学的聚合物研究人员通过在健康,先进材料,仿生学和可持续性方面的创新,继续提升该地区并改善无数人的日常生活。在这里,我们将介绍涂料和粘合剂的研究。
仔细观察棘手的情况
高分子科学教授Ali Dhinojwala博士去年在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上与人合著了一篇论文,他在论文中指出了软表面附着力与其接触的硬表面粗糙度之间缺失的联系。

轮胎的牵引力取决于橡胶的变形能力和与表面分子接触的能力。有必要了解道路的粗糙度,从我们肉眼看到的一直到几纳米。(图片由特维斯·雅各布斯博士提供。)
Dhinojwala和共同作者Tevis D.B. Jacobs,匹兹堡大学机械工程和材料科学助理教授,已经使用接触尺寸的原位显微测量来揭示粗糙度如何影响软材料粘附的基本物理学。
我们遇到的所有实际的表面都是粗糙的,一些例子包括在墙上粘胶带,或者与道路接触的轮胎,甚至是用手摩擦。粗糙度如何影响柔软表面的附着力一直是一个未解决的问题。
该小组开发了一种新方法,使用电子显微镜来测量纳米以下的粗糙度。当使用传统技术测量时,这项研究中的一个表面看起来比其他两个表面光滑得多;然而,当测量到原子尺度时,它被证明是最粗糙的。这种小规模的粗糙度为柔软的材料创造了更多的表面积。对粗糙表面的详细了解是解释预测表面粘附行为的缺失环节。
Dhinojwala说:“我们发表在PNAS上的这项工作为我们提供了关于粗糙度如何影响粘附性的第一个定量线索,并强调了表面上比我们头发大小小2000倍(纳米)的微小肿块的重要性。”“这项研究帮助我们加深了对一个几十年来一直没有解决的问题的理解。”
自分层涂料的领导者

马克·苏塞克博士
高分子工程教授Mark Soucek博士专注于自分层涂层的研究。许多高价值的物品,如汽车、桥梁、飞机和船只,都依赖于多种聚合物涂层(即油漆)来防止磨损。每种涂层都必须单独应用和固化,这导致每个过程的碳足迹和成本都很大。
自分层涂层将两种或多种涂层工艺结合到一个涂层工艺中,从而使制造工艺成本更低,更具可持续性。在薄膜形成过程中,通过垂直相分离保留了两种或两种以上聚合物材料的功能,从而形成了功能类似于多层涂层工艺的薄膜结构。
Soucek研究小组多年来一直是自分层涂料领域的领导者。事实上,第一个可用的液体涂层系统是UA与一家大型汽车公司共同开发的。它是基于一个典型的汽车面漆底漆系统。后来,Soucek集团使用相同的概念为美国国防部开发了预处理/底漆/面漆系统,重点是海军涂料和弹药和飞机涂料。
Soucek之前因其在自分层涂料方面的工作而获得了两个主要奖项:由美国化学学会聚合物材料科学与工程(PMSE)部门颁发的著名的Roy W. Tess涂料奖和保护涂料协会编辑选择奖。
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