Az életünk szinte minden elektronikája - számítógép, sztereó készülék, kenyérpirító - nyomtatott áramköri táblákat tartalmaz, amelyekre különféle alkatrészeket forrasztunk. Ez a forrasztás gyakran kézzel történik, egy hihetetlenül kényes eljárás, kevés térséggel.
De ez a forrasztás már a múlté lehet. A Bostoni Északkeleti Egyetemen dolgozó kutatók egy csoportja kidolgozta a módját, amellyel szobahőmérsékleten fém fémhez történő ragasztása szükséges hő nélkül.
Hanchen Huang, az északkeleti mechanikai és ipari mérnöki tanszék professzora és elnöke, valamint két doktorandusz hallgatója elindította a folyamatot, amelyet MesoGlue-nek hívnak. A csoport kutatását ebben a hónapban az Advanced Materials and Processes folyóiratban tették közzé.
A folyamat a fém nanoródok előnyeinek kihasználásával működik - mindössze 10 vagy 20 nanométer széles apró fémrudak, egyik oldalukon irídiummal, a másik oldalán galliummal bevonva. A rudak sorokban vannak elrendezve a felső és az alsó hordozón, mint a fogak a cipzáron. Amikor a fogakat átlapolják, az irídium és a gallium érintkeznek és folyékonyá válnak. Ezután a fém nanoróda magja ezt a folyadékot szilárd anyaggá alakítja, szilárd kötést képezve. Az egész folyamat kevesebb, mint egy percig tart.
"Szobahőmérsékleten történik, nagyjából az ujjhegyed nyomásával" - mondja Huang.
A szokásos polimer ragasztóktól eltérően a fém ragasztó magas hőmérsékleten és nagy nyomáson is erős marad. Kiváló hő- és áramvezető anyag, valamint ellenáll a levegő és a gáz szivárgásának.
Hogyan működik a MesoGlue (Northeastern University) A MesoGlue felhasználható alkatrészek forrasztás nélküli rögzítésére az áramköri lapokra. Ez kiküszöböli annak kockázatát, hogy a forrasztási folyamat károsíthatja az áramköri lap más elemeit, ami hosszú távú probléma az áramköri lap létrehozásában. A MesoGlue hasznos lehet hűtőbordákban is, az olyan alkatrészekben, amelyek megakadályozzák az elektronikát a túlmelegedéstől. A hűtőbordák általában „hőzsír” vagy „hőpaszta” néven ismert vezető anyagot használnak, amely a hűtőborda és a hőforrás közötti rések kitöltésére szolgál. Ez azért fontos, mert tartja fenn a levegőt, amely egyébként szigetelőként működne, és csökkentené a hűtőborda teljesítményét. A MesoGlue helyettesítheti a hagyományos hőzsírokat, mivel nagyobb hővezető képességgel rendelkezik és nem hajlamos kiszáradni. Végül a hőelvezetés fokozott hatékonysága meghosszabbíthatja az elektronikai termék élettartamát. A MesoGlue szintén hasznos lehet a csőszerelvények rögzítéséhez olyan helyeken, ahol hegesztés nem lehetséges - mondjuk a víz alatti vagy a világűrben. Mivel a kötés kialakításában nem vesz igénybe hő, elektromosság vagy gáz, nincs robbanás vagy más veszélyes reakció veszélye.
Huang és csapata tucat éve dolgozik a nanorod technológián. Huang sikereinek nagy részét az Energiaügyi Minisztérium Alapvető Energiatudományi Irodájának (BES) folyamatos támogatásának köszönheti, amely laboratóriumának hosszú távú támogatást nyújtott.
"Ebben az országban csak nagyon kevés ügynökség van, amely támogatja a hosszú távú alaptudományt és kutatást" - mondja. "A [BES] egy ügynökség, amely valóban hosszú távú befektetést hajt végre, és ez valóban hatásos lehet."
Huang és diákjai ideiglenes szabadalmat kaptak a MesoGlue folyamathoz, és vállalkozást indítottak a termék eladására. Jelenleg a különféle iparágakkal tárgyalnak a lehetséges felhasználásokról. Huang látja, hogy a MesoGlue alkalmazást alkalmaznak mindennapi és rendkívüli alkalmazásokban. Noha a ragasztó valószínűleg túl drága a szokásos háztartási használatra (nincs gallium-irídiummal ragasztott makaróni művészet az Ön hűtőszekrényéhez, sajnálom), a ragasztó könnyen helyettesítheti a forrasztást a szokásos háztartási elektronikában - telefonok, számítógépek, televízió - mondja. Ezt fel lehetne használni a katonai és a repüléstechnikában is, ahol az elektronikának szélsőséges erőnek kell tartania magát.
"A technológia készen áll, de be kell építeni a [különféle alkalmazások] folyamataiba" - mondja Huang. És hozzáteszi, hogy egy hónapot, esetleg egy évet is igénybe vehet. "Tényleg nem tudom" - mondja.
