Téměř veškerá elektronika v našich životech - počítače, stereo, toustovače - obsahuje desky s plošnými spoji, na kterých jsou pájeny různé komponenty. Toto pájení se často provádí ručně, neuvěřitelně delikátní postup s malým prostorem pro chyby.
Ale nyní může být toto pájení minulostí. Tým vědců na bostonské severovýchodní univerzitě přišel s možností „lepení“ kovu na kov při pokojové teplotě, bez potřeby tepla.
Hanchen Huang, profesor a předseda katedry strojního a průmyslového inženýrství v Severovýchodě, a dva z jeho doktorandů přišli s procesem, který nazývají MesoGlue. Výzkum týmu byl zveřejněn tento měsíc v časopise Advanced Materials and Processes .
Tento proces funguje tak, že se využívají kovové nanorody - malé kovové tyče široké pouhých 10 nebo 20 nanometrů, na jedné straně pokryté iridiem a na druhé galliem. Tyče jsou uspořádány v liniích na horním a spodním substrátu, jako zuby na zipu. Když jsou zuby prokládané, iridium a gallium se dotýkají a stávají se tekutými. Pak jádro kovových nanorodů promění tuto kapalinu v pevnou látku a vytvoří pevné spojení. Celý proces trvá méně než minutu.
"Stává se to při pokojové teplotě, do značné míry s pouhým tlakem prstu, " říká Huang.
Na rozdíl od standardního polymerního lepidla zůstává kovové lepidlo silné i při vysokých teplotách a při vysokém tlaku. Je také vynikajícím vodičem tepla a elektřiny a odolává únikům vzduchu a plynu.
Jak MesoGlue funguje (Northeastern University) MesoGlue lze použít k připevnění komponent na desky plošných spojů bez pájení. Tím se eliminuje riziko poškození pájením jiných prvků na desce plošných spojů, což je dlouhodobý problém při vytváření desek plošných spojů. MesoGlue může být také užitečný v chladičích, součástkách, které brání přehřátí elektroniky. Chladiče obvykle používají to, co se nazývá „tepelné mazivo“ nebo „tepelná pasta“, vodivé lepidlo, které se používá k vyplnění mezer mezi chladičem a zdrojem tepla. To je důležité, protože udržuje vzduch, který by jinak působil jako izolátor a snížil výkon chladiče. MesoGlue může nahradit tradiční tepelné mazivo, protože má vyšší tepelnou vodivost a není náchylné k vysychání. Zvýšená účinnost odvodu tepla by nakonec mohla prodloužit životnost elektronického produktu. MesoGlue by se také mohl hodit pro upevnění potrubních tvarovek na místech, kde svařování není možné - například pod vodou nebo ve vesmíru. Vzhledem k tomu, že při vytváření vazby není zapojeno žádné teplo, elektřina nebo plyn, nehrozí žádné nebezpečí výbuchu ani jiné nebezpečné reakce.
Huang a jeho tým pracují na nanorodové technologii už tucet let. Huang připisuje velkou část svého úspěchu pokračující podpoře Úřadu pro energetiku Úřadu základních energetických věd (BES), který poskytl jeho laboratoři dlouhodobé financování.
"V této zemi máme jen velmi málo agentur, které podporují dlouhodobou základní vědu a výzkum, " říká. „[BES] je agentura, která skutečně vynakládá dlouhodobou investici a která může mít opravdu dopad.“
Huang a jeho studenti dostali prozatímní patent na proces MesoGlue a založili společnost na prodej produktu. V současné době hovoří o různých způsobech využití s různými průmyslovými odvětvími. Huang vidí, že MesoGlue je používán v aplikacích každodenních i mimořádných. Přestože lepidlo bude pravděpodobně příliš drahé pro běžné použití v domácnosti (žádné macaroni umění s lepidlem gallium-iridium pro vaši lednici, promiňte), lepidlo by mohlo snadno nahradit pájení v běžné domácí elektronice - telefony, počítače, televize - říká. Mohlo by se také použít ve vojenské a letecké technologii, kde je třeba elektroniku držet pod extrémní silou.
"Technologie je připravena, ale musí být integrována do procesů [různých aplikací], " říká Huang. A to, dodává, může trvat měsíc, možná rok. "Opravdu nevím, " říká.
