Peaaegu kogu meie elu elektroonika - arvutid, stereod, rösterid - sisaldavad trükiplaate, millele erinevad komponendid on joodetud. See jootmine toimub sageli käsitsi, uskumatult delikaatne protseduur, kus on vähe vigu.
Kuid nüüd võib see jootmine jääda minevikku. Bostoni Kirdeülikooli teadlaste meeskond on välja töötanud viisi, kuidas metalli toatemperatuuril metalli külge liimida, ilma et oleks vaja kuumust.
Kirde-Ameerika mehaanika- ja tööstustehnoloogia osakonna professor ja juhataja Hanchen Huang ning kaks tema doktoranti tulid välja protsessiga, mida nad nimetavad MesoGlue'iks. Meeskonna uurimistöö avaldati sel kuul ajakirjas Advanced Materials and Processes .
Protsess toimib metalliliste nanoroodide eeliste abil - kõigest 10 või 20 nanomeetri laiused pisikesed metallvardad, mis on ühelt poolt kaetud iriidiumiga ja teiselt poolt galliumiga. Vardad on paigutatud ridadena ülemisele ja alumisele aluspinnale nagu tõmblukuga hambad. Hammaste põimimisel puudutavad iriidium ja gallium ning muutuvad vedelaks. Seejärel muudab metalliliste nanoroodide tuum selle vedeliku tahkeks aineks, luues kindla sideme. Kogu protsess võtab vähem kui minut.
"See juhtub toatemperatuuril, peaaegu ainult sõrmeotste rõhuga, " ütleb Huang.
Erinevalt tavalisest polümeerliimist püsib metallliim tugevana kõrgel temperatuuril ja kõrge rõhu all. See on ka suurepärane soojuse ja elektri juht ning takistab õhu ja gaasi lekkeid.
Kuidas MesoGlue töötab (Kirde ülikool) MesoGlue saab kasutada komponentide kinnitamiseks trükkplaatidele ilma jootmiseta. See välistab jootmisprotsessi kahjustamise muudele trükkplaadi elementidele, mis on pikaajaline probleem trükkplaadi loomisel. MesoGlue võib olla kasulik ka jahutusradiaatorites - komponentides, mis hoiavad elektroonikat ülekuumenemise eest. Tavaliselt kasutavad jahutusradiaatorid nn termilist määrdeainet või termopastat - juhtivat liimi, mida kasutatakse jahutusradiaatori ja soojusallika vaheliste lünkade täitmiseks. See on oluline, kuna see hoiab välja õhku, mis muidu toimiks isolaatorina ja vähendaks jahutusradiaatori jõudlust. MesoGlue võiks asendada traditsioonilise termilise määrde, kuna sellel on suurem soojusjuhtivus ja see ei ole aldis kuivama. Lõppkokkuvõttes võib soojuseralduse suurem tõhusus pikendada elektroonikaseadme eluiga. MesoGlue võib olla kasulik ka toruliitmike kinnitamiseks kohtadesse, kus keevitamine pole võimalik - näiteks veealune ruum või kosmos. Kuna sideme moodustamisel ei osale soojust, elektrit ega gaasi, pole plahvatuste ega muude ohtlike reaktsioonide ohtu.
Huang ja tema meeskond on nanorodi tehnoloogia kallal töötanud tosin aastat. Huang kiidab suure osa oma edusammudest Energeetika Põhiteaduste Kontori (BES) jätkuvale toetusele, mis andis tema laborile pikaajalise rahastuse.
"Selles riigis on meil vaid väga vähe agentuure, kes toetaksid pikaajalisi baasteadusi ja teadusuuringuid, " ütleb ta. "[BES] on agentuur, mis teeb tõesti pikaajalist investeeringut ja millel võib olla tõesti mõju."
Huang ja tema õpilased on saanud MesoGlue'i protsessi jaoks ajutise patendi ning asutanud ettevõtte toote müümiseks. Praegu räägitakse võimalike kasutusalade osas erinevate tööstusharudega. Huang näeb, et MesoGlue'i kasutatakse nii igapäevastes kui ka erakordsetes rakendustes. Ehkki liim on tavapärastes majapidamistes tõenäoliselt liiga kallis (külmiku jaoks pole gallium-iriidiumiga liimitud makarone - vabandust), võib liim hõlpsalt asendada tavalise olmeelektroonika - telefonide, arvutite, televiisori - jootmist. Seda saaks kasutada ka sõja- ja kosmosetehnoloogias, kus elektroonika peab vastu pidama äärmise jõu all.
"Tehnoloogia on valmis, kuid see tuleb integreerida [erinevate rakenduste] protsessidesse, " ütleb Huang. Ja see, lisab ta, võib võtta kuu, võib-olla aasta. "Ma tõesti ei tea, " ütleb ta.
