Næsten al elektronik i vores liv - computere, stereoanlæg, brødristere - indeholder printkort, hvorpå forskellige komponenter er loddet. Denne lodning udføres ofte for hånd, en utrolig delikat procedure med lidt plads til fejl.
Men nu er denne lodning muligvis fortiden. Et team af forskere ved Boston's Northeastern University har fundet en måde at “lime” metal til metal på ved stuetemperatur, ingen varme kræves.
Hanchen Huang, professor og formand for Northeasterns afdeling for mekanisk og industriel teknik, og to af hans ph.d.-studerende kom med processen, som de kalder MesoGlue. Holdets forskning blev offentliggjort denne måned i tidsskriftet Advanced Materials and Processes .
Processen fungerer ved at drage fordel af metalliske nanoroder - små metalstænger, der er bare 10 eller 20 nanometer brede, overtrukket med iridium på den ene side og gallium på den anden. Stængerne er arrangeret i linjer på et øvre og et nedre underlag, ligesom tænder på en lynlås. Når tænderne er sammenflettet, rører iridium og gallium sig og bliver flydende. Derefter gør kernen i de metalliske nanoroder denne væske til et fast stof, hvilket skaber en fast binding. Hele processen tager mindre end et minut.
”Det sker ved stuetemperatur, stort set med bare fingerspidspresset, ” siger Huang.
I modsætning til standardpolymerlim forbliver metallimet stærk ved høje temperaturer og under højt tryk. Det er også en fremragende leder af varme og elektricitet og modstår luft- og gaslækager.
Sådan fungerer MesoGlue (det nordøstlige universitet) MesoGlue kan bruges til at fastgøre komponenter til kredsløbskort uden lodning. Dette eliminerer risikoen for, at lodningsprocessen beskadiger andre elementer på kredsløbskortet, et langvarigt problem i oprettelse af kredsløbskort. MesoGlue kan også være nyttigt i kølelegemer, de komponenter, der forhindrer, at elektronik overophedes. Typisk bruger køleplader det, der kaldes ”termisk fedt” eller ”termisk pasta”, et ledende klæbemiddel, der bruges til at udfylde mellemrum mellem kølepladen og varmekilden. Dette er vigtigt, fordi det holder luften ude, der ellers ville fungere som en isolator og reducere kølepladsens ydelse. MesoGlue kan erstatte traditionelt termisk fedt, da det har en højere varmeledningsevne og ikke er tilbøjelig til udtørring. I sidste ende kan den øgede effektivitet ved varmeafledning forlænge det elektroniske produkts levetid. MesoGlue kan også være praktisk til fastgørelse af rørfittings på steder, hvor svejsning ikke er mulig - under vand, f.eks. Eller i det ydre rum. Da der ikke er varme, elektricitet eller gas involveret i oprettelsen af bindingen, er der ingen risiko for eksplosioner eller andre farlige reaktioner.
Huang og hans team har arbejdet med nanorod-teknologien i et dusin år. Huang krediterer meget af sin succes til den fortsatte støtte fra Department of Energy's Office of Basic Energy Sciences (BES), som gav hans laboratorium langvarig finansiering.
”I dette land har vi kun meget få agenturer, der støtter langsigtet grundlæggende videnskab og forskning, ” siger han. "[BES] er et agentur, der virkelig foretager en langsigtet investering, og som virkelig kan være virkningsfuld."
Huang og hans studerende har modtaget et foreløbigt patent på MesoGlue-processen og har lanceret et firma til at sælge produktet. De er i øjeblikket i samtaler med forskellige brancher om mulig anvendelse. Huang ser MesoGlue blive brugt i applikationer, både hver dag og ekstraordinære. Selvom limet sandsynligvis vil være alt for dyrt til almindeligt husholdningsbrug (ingen gallium-iridium-limet makaronikunst til dit køleskab, undskyld), kan limen let erstatte lodning i almindelig husholdningselektronik - telefoner, computere, tv - siger han. Det kunne også bruges i militær- og rumfartsteknologi, hvor elektronik skal holde op under ekstrem styrke.
”Teknologien er klar, men den skal integreres i processerne [i forskellige applikationer], ” siger Huang. Og det, tilføjer han, kunne tage en måned, måske et år. ”Jeg ved virkelig ikke, ” siger han.
