Dina dagliga permanenta markörer, limpinnar och förpackningstejp kan erbjuda en överraskande lågteknologisk lösning på en långvarig olägenhet i tillverkningsindustrin:att göra mjuk och seg, eller så kallade "gummy" metaller lättare att skära.

Det som gör bläck och lim effektiva är inte deras kemiska innehåll, men deras klibbighet mot ytan på alla gummimetaller som nickel, aluminium, rostfritt stål eller koppar, forskare vid Purdue University och University of West Florida finner i en studie som nyligen publicerades i Fysisk granskning tillämpad .

Dessa lim hjälper till att uppnå en mjukare, renare och snabbare skärning än nuvarande bearbetningsprocesser, påverkar applikationer som sträcker sig från tillverkning av ortopediska implantat och kirurgiska instrument till rymdkomponenter.

"Ett brett utbud av produkter är beroende av bearbetning av gummimetaller. Det kan vara något vi använder varje dag, såsom ventilen i en diskbänkskran, eller något mer kritiskt som en kompressordel i jetmotorn i ett flygplan, "sa James Mann, biträdande professor i maskinteknik vid University of West Florida och Purdue alumn.

Om en betydande förbättring kan göras för "bearbetbarhet" hos gummimetaller eller legeringar - vilket är hur bra de skär, borra eller slipa - då finns det potential att sänka kostnaden för produkter, förbättra deras prestanda eller möjliggöra nya och förbättrade mönster.

"Gummimetaller deformeras karakteristiskt på ett mycket vingligt sätt, "sa Srinivasan Chandrasekar, Purdue professor i industriteknik. "Detta krångliga flöde innebär betydande energiförbrukning, vilket innebär att dessa metaller kräver mer kraft för att bearbeta än till och med vissa hårda metaller. Vi behövde hitta ett sätt att undertrycka detta krångliga flöde. "

Att bli av med vickorna innebär att metallen nu tenderar att verka mer som en spröd keramik eller ett glas på den plats där den behöver skäras.

Ett välkänt sätt att göra gummimetallen spröd är att belägga den med en lämplig flytande metall, såsom gallium för aluminium. Flytande metaller som dessa, dock, tenderar att fungera för bra; diffunderar genom ytan och får hela metallen att smula ihop till ett pulver.

"Detta gör metallen som bearbetas oanvändbar, "Sa Chandrasekar.

Andra försök som möttes med begränsad framgång tenderade antingen att vara giftiga eller resultera i revor och sprickor på den bearbetade ytan. Forskarna började sedan utforska andra godartade kemiska medier som skulle skära renare.

Att markera med bläck eller fästa något lim på metallens yta minskade kraftigt skärningen utan att hela metallen faller sönder, lämnar ett rent snitt på några sekunder. Kvaliteten på den bearbetade ytan förbättrades också kraftigt.

Klibbighet utmärkte sig inte från början som en lösning som permanenta markörer, limpinnar och tejp har gemensamt.

"Vi tittade på de kemiska ingredienserna i det permanenta bläcket, isolerade var och en av dem på metallens yta, och det var ingen märkbar effekt, "sade Anirudh Udupa, huvudförfattare till studien och en postdoktor vid Purdues School of Industrial Engineering. "Så vi insåg att det inte är en speciell kemikalie utan att bläcket själv fastnar på metallen genom en fysisk adsorptionsmekanism."

Sharpie och lim verkar också fungera på många gummimetaller, oavsett skärverktyg.

"I efterhand, vi kan berätta varför vissa saker inte var framgångsrika i tidigare arbete. Allt kommer tillbaka till förekomsten av detta viftande flöde, "sa Koushik Viswanathan, Purdue postdoktor inom industriteknik. "Vissa människor kan ha försökt att skära koppar, till exempel, det var i det hårda tillståndet snarare än i det mjuka tillståndet. "

Till forskarnas vetskap, med permanenta markörer, lim eller tejp för att göra gummimetaller lättare att bearbeta medför inga miljöfaror.

Nästa, Chandrasekars grupp kommer att bedöma graden av klibbighet som fungerar bäst för att skära gummimetaller och utforska sätt att främja tillämpningen av denna teknik i industriell praxis.