新研究助建造更穩固的基建設施

陳沛芬

文章分享 

香港城市大學(城大)與美國麻省理工學院進行了一項聯合研究,首次在納米層面上探明了某些物料之間的黏合為何會脫落,以及有何方法可增強其黏合力。這個新發現具有巨大潛力,可應用於增強許多種物料之間的黏合,包括香港基建設施中的混礙土構件及醫療用物料。

這項研究發現,每當不同物料互相黏合,例如磚與樹脂黏合、混凝土與纖維黏合,二者之間就會出現黏合面,其強度及耐久度不但取決於物料的特性,還取決於溫度、酸鹼值、濕度等外在因素。要改善物料之間的黏合,就必須觀察在脫黏發生時兩種物料是如何分開的。

城大建築學及土木工程學系助理教授劉特斌博士及其研究團隊仔細觀察了複合物料的脫黏現象,並根據研究成果撰寫了一篇論文,題為「從納米尺度量化雙層物料系統之斷裂能實驗」,不久前在殿堂級科學期刊《美國國家科學院院刊》上發表。

研究團隊使用掃描電子顯微鏡攝取納米圖像,據此觀察一個由環氧樹脂(有機物)與二氧化硅(無機物)相接而成的黏合界面,發現在脫黏發生後有毛髮狀裂紋出現,水分子可由此滲入,最終令黏合力減弱。

這項新的發現,令工程研究人員得以設計出較為耐久而可靠的複合物料及黏合方法,應用於各類有機及無機物料之間的黏合。

劉博士是土木工程專家,為了解決濕氣、溫度等環境因素對混凝土黏合構件的影響,着手研究黏合機制。混凝土黏合構件廣泛應用於運輸系統、樓房、基礎設施的建造及結構維護。

劉博士說:「物料之間的黏合界面若不處理好,樓房就會因結構受損而老化,甚至倒塌。」

過去十年來,歐美及日本的建築界越來越多使用碳纖維,以加固日久老化的混凝土黏合構件。碳纖維在香港尚未獲廣泛使用,原因是它在潮濕環境中,耐久性可能降低。一個補救的方法,就是使用較好的密封材料來阻隔濕氣滲入。

劉博士認為,前述論文能在蜚聲學術界的《美國國家科學院院刊》上發表,是因為該研究結果不僅可應用於建築業,而且可應用於多個其他領域,例如電子晶片、飛機工程,以至生物醫學治療,尤其是牙科的治療等。

劉博士說:「有了這個研究成果,我們就可以貼近而精準地觀察生物醫學物料植入人體後的黏合狀況,最終可以延長此類物料的使用壽命。」具體的例子包括人造牙冠、假牙、用於隆胸手術的矽膠樹脂。

參與撰寫上述論文的研究人員還有麻省理工學院的三位研究人員:土木及環境工程學系的Oral Büyüköztürk教授Markus J. Buehler教授,以及微系統技術實驗室的Kurt Broderick先生

你可能感兴趣

联络资料

传讯及公关处

Back to top