Skoraj vsa elektronika v našem življenju - računalniki, stereo naprave, tosterji - vsebujejo tiskana vezja, na katerih spajkajo različne komponente. To spajkanje pogosto poteka ročno, neverjetno občutljiv postopek z malo prostora za napake.
Toda zdaj je to spajkanje morda stvar preteklosti. Skupina raziskovalcev z bostonske univerze Northeastern je zasnovala način, kako "prilepiti" kovino na kovino pri sobni temperaturi, ne da bi bilo potrebno toploto.
Hanchen Huang, profesor in predstojnik Northeastern katedre za strojni in industrijski inženiring, ter dva njegova doktorska študenta sta prišla do procesa, ki mu pravijo MesoGlue. Raziskava ekipe je bila objavljena ta mesec v reviji Advanced Materials and Proceed .
Postopek deluje tako, da izkoristijo kovinske nanorode - drobne kovinske palice široke le 10 ali 20 nanometrov, prevlečene z iridijem na eni strani in galijem na drugi. Palice so razporejene v črtah na zgornji in spodnji podlagi, kot zobje na zadrgo. Ko se zobje prepletajo, se iridij in galij dotikata in postaneta tekoča. Nato jedro kovinskih nanorodov pretvori to tekočino v trdno snov, kar ustvari trdno vez. Celoten postopek traja manj kot minuto.
"Zgodi se pri sobni temperaturi, v glavnem s pritiskom na prstih, " pravi Huang.
Za razliko od običajnega polimernega lepila kovinsko lepilo ostane močno pri visokih temperaturah in pod visokim pritiskom. Je tudi odličen prevodnik toplote in električne energije ter se upira puščanju zraka in plina.
Kako deluje MesoGlue (Northeastern University) MesoGlue se lahko uporablja za pritrditev komponent na vezja brez spajkanja. To odpravlja tveganje, da bi postopek spajkanja poškodoval druge elemente vezja, kar je dolgoletna težava pri izdelavi vezja. MesoGlue bi bil lahko uporaben tudi v toplotnih koritih, komponentah, ki preprečujejo pregrevanje elektronike. Običajno hladilniki uporabljajo "toplotno mast" ali "termalno pasto", prevodno lepilo, ki se uporablja za zapolnitev vrzeli med hladilnikom in toplotnim virom. To je pomembno, ker zadržuje zrak, ki bi sicer deloval kot izolator in zmanjšal delovanje hladilnika. MesoGlue lahko nadomesti tradicionalno termično maščobo, saj ima večjo toplotno prevodnost in ni nagnjen k izsušitvi. Končno bi lahko povečana učinkovitost odvajanja toplote podaljšala življenjsko dobo elektronskega izdelka. MesoGlue bi bil prav tako primeren za pritrditev okovja za cevi na mestih, kjer varjenje ni mogoče - recimo pod vodo ali v vesolju. Ker pri tvorbi vez ne sodelujejo toplota, elektrika ali plin, ni nevarnosti eksplozij ali drugih nevarnih reakcij.
Huang in njegova ekipa se na tehnologiji nanorod ukvarjajo že ducat let. Huang velik del svojega uspeha pripisuje nenehni podpori Urada za energetske znanosti oddelka za energijo (BES), ki je dal njegov laboratorij dolgoročno financiranje.
"V tej državi imamo le zelo malo agencij, ki dolgoročno podpirajo temeljne znanosti in raziskave, " pravi. "[BES] je agencija, ki resnično investira dolgoročno in to lahko resnično vpliva."
Huang in njegovi študenti so prejeli začasni patent za postopek MesoGlue in ustanovili podjetje za prodajo izdelka. Trenutno se pogovarjajo z različnimi industrijami o možni uporabi. Huang vidi, da se MesoGlue uporablja v vsakodnevnih in izjemnih aplikacijah. Čeprav bo lepilo verjetno preveč drago za navadno uporabo v gospodinjstvih (ni žalostnih makaronov, lepljenih z galijem-iridijem, za vaš hladilnik, žal lahko lepilo zlahka nadomesti spajkanje v navadni gospodinjski elektroniki - telefonih, računalnikih in televiziji). Uporabljajo jo lahko tudi v vojaški in vesoljski tehnologiji, kjer mora elektronika zdržati pod izredno silo.
"Tehnologija je pripravljena, vendar jo je treba vključiti v procese [različnih aplikacij], " pravi Huang. In to bi, dodaja, lahko trajalo mesec, morda leto. "Resnično ne vem, " pravi.
