Gotovo sva elektronika u našem životu - računala, stereo uređaji, tosteri - sadrže ploče s tiskanim pločama na kojima su lemljene različite komponente. Ovo lemljenje često se obavlja ručno, nevjerojatno delikatan postupak s malo mjesta za pogreške.
Ali sada je ovo lemljenje možda stvar prošlosti. Tim istraživača sa Sveučilišta Northeastern u Bostonu, smislio je način "ljepljenja" metala na metal na sobnoj temperaturi, bez topline.
Hanchen Huang, profesor i predsjedatelj Northeastern katedre za strojarstvo i industrijsko inženjerstvo, i dva njegova doktoranda osmislila su postupak, koji nazivaju MesoGlue. Istraživanje tima objavljeno je ovog mjeseca u časopisu Advanced Materials and Proceedsi .
Postupak funkcionira tako što koriste metalne nanorode - male metalne šipke široke samo 10 ili 20 nanometara, obložene iridijem s jedne strane i galijem na drugoj. Šipke su raspoređene u linijama na gornjoj i donjoj podlozi, poput zubaca na patentnom zatvaraču. Kad se zubi ispreplete, iridijum i galij dodiruju i postaju tekući. Tada jezgra metalnih nanoroda pretvara tu tekućinu u čvrstu tvar, stvarajući čvrstu vezu. Cijeli postupak traje manje od minute.
"To se događa na sobnoj temperaturi, uglavnom samo s pritiskom vrhova prstiju", kaže Huang.
Za razliku od standardnog polimernog ljepila, metalno ljepilo ostaje čvrsto pri visokim temperaturama i pod visokim pritiskom. Također je izvrstan provodnik topline i električne energije, odupire se curenju zraka i plina.
Kako djeluje MesoGlue (Sveučilište Northeastern) MesoGlue se može koristiti za pričvršćivanje komponenata na pločice bez lemljenja. Ovo uklanja rizik od oštećenja procesa spajanja drugih elemenata na ploči, što je dugogodišnji problem u stvaranju pločice. MesoGlue bi također mogao biti koristan u hladnjacima, komponentama koje sprečavaju elektroniku od pregrijavanja. Obično hladnjaci koriste ono što je poznato kao "toplinska mast" ili "termalna pasta", provodljivo ljepilo koje se koristi za popunjavanje praznina između hladnjaka i izvora topline. Ovo je važno jer čuva zrak koji bi u protivnom djelovao kao izolator i umanjio performanse hladnjaka. MesoGlue bi mogao zamijeniti tradicionalnu termalnu mast jer ima veću toplinsku vodljivost i nije sklon isušivanju. U konačnici, povećana učinkovitost raspodjele topline mogla bi produljiti život elektroničkog proizvoda. MesoGlue bi također mogao biti koristan za pričvršćivanje cijevnih spojnica na mjestima gdje zavarivanje nije moguće - pod vodom, recimo, ili u vanjskom prostoru. Budući da u tvorbu veze nisu uključeni toplina, struja ili plin, nema opasnosti od eksplozije ili drugih opasnih reakcija.
Huang i njegov tim već desetak godina rade na nanorodnoj tehnologiji. Huang većinu svog uspjeha pripisuje trajnoj podršci Ureda za energetiku Ministarstva energetike (BES), koji je njegovom laboratoriju dao dugoročno financiranje.
"U ovoj zemlji imamo samo vrlo malo agencija koje podržavaju dugoročnu osnovnu znanost i istraživanje", kaže on. "[BES] je agencija koja stvarno ulaže dugoročno ulaganje, a to može uistinu utjecati."
Huang i njegovi studenti dobili su privremeni patent za postupak MesoGlue, te su pokrenuli tvrtku za prodaju proizvoda. Trenutno se razgovaraju s raznim industrijama o mogućoj upotrebi. Huang vidi kako se MesoGlue koristi u svakodnevnim i izvanrednim aplikacijama. Iako će ljepilo vjerojatno biti preskupo za uobičajenu upotrebu u kućanstvu (žao mi je makaroni koji nisu zalijepljeni galijem iridijem, oprostite), ljepilo bi lako moglo zamijeniti lemljenje običnom kućanskom elektronikom - telefonima, računalima, televiziji - kaže on. Može se koristiti i u vojnoj i zrakoplovnoj tehnologiji, gdje bi se elektronika trebala držati pod ekstremnom silom.
"Tehnologija je spremna, ali mora biti integrirana u procese [različitih primjena]", kaže Huang. A to bi, dodaje, moglo potrajati mjesec dana, možda i godinu dana. "Zaista ne znam", kaže on.
