כמעט כל האלקטרוניקה בחיינו - מחשבים, סטריאו, טוסטרים - מכילים מעגלים מודפסים שעליהם מולחמים רכיבים שונים. הלחמה זו נעשית לרוב בעבודת יד, הליך עדין להפליא עם מעט מקום לטעויות.
אבל עכשיו, ההלחמה הזו עשויה להיות נחלת העבר. צוות חוקרים מאוניברסיטת נורת-מזרח ברוסטון בבוסטון גילה דרך "להדביק" מתכת על מתכת בטמפרטורת החדר, ללא צורך בחום.
האנצ'ן הואנג, פרופסור ויו"ר המחלקה להנדסת מכונות ותעשייה של נורת 'מזרח, ושניים מתלמידי הדוקטורט שלו המציאו את התהליך, אותו הם מכנים MesoGlue. המחקר של הצוות פורסם החודש בכתב העת Advanced Materials and Processes .
התהליך פועל תוך ניצול ננו-חודים מתכתיים - מוטות מתכת זעירים ברוחב 10 או 20 ננומטר, מצופים באירידיום מצד אחד וגליום מצד שני. המוטות מסודרים בקווים על גבי מצע עליון ותחתון, כמו שיניים על רוכסן. כאשר השיניים משתלבות, אירידיום והגליום נוגעים והופכים לנוזלים. לאחר מכן, ליבת הננוורודים המתכתיים הופכת את הנוזל למוצק ויוצרת קשר יציב. כל התהליך לוקח פחות מדקה.
"זה קורה בטמפרטורת החדר, די בלחץ קצות האצבעות שלך, " אומר הואנג.
שלא כמו דבק פולימר רגיל, דבק המתכת נשאר חזק בטמפרטורות גבוהות ובלחץ גבוה. זהו גם מוליך מצוין של חום וחשמל, ומתנגד לדליפות אוויר וגז.
כיצד פועלת MesoGlue (אוניברסיטת צפון-מזרח מזרח) ניתן להשתמש ב- MesoGlue לחיבור רכיבים ללוחות מעגלים ללא הלחמה. זה מבטל את הסיכון שתהליך ההלחמה יפגע באלמנטים אחרים בלוח המעגל, בעיה ארוכת שנים ביצירת לוח המעגלים. MesoGlue יכול להועיל גם בכיורי חום, הרכיבים המונעים התחממות יתר של האלקטרוניקה. בדרך כלל כיורי חום משתמשים במה שמכונה "גריז תרמי" או "משחה תרמית", דבק מוליך המשמש למילוי פערים בין גוף הקירור למקור החום. זה חשוב מכיוון שהוא שומר על האוויר שאחרת ישמש כמבודד ומפחית את ביצועי גוף הקירור. MesoGlue יכול להחליף גריז תרמי מסורתי, מכיוון שהוא בעל מוליכות תרמית גבוהה יותר ואינו נוטה להתייבשות. בסופו של דבר, היעילות המוגברת של פיזור החום עלולה להאריך את חיי המוצר האלקטרוני. MesoGlue יכול להועיל גם לחיבור אביזרי צנרת במקומות בהם לא ניתן לבצע ריתוך - מתחת למים, נניח או בחלל החיצון. מכיוון שאף חום, חשמל או גז אינם מעורבים ביצירת הקשר, אין שום סיכון לפיצוצים או לתגובות מסוכנות אחרות.
הואנג וצוותו עובדים על טכנולוגיית הננוורוד כבר תריסר שנים. הואנג זוקף חלק גדול מהצלחתו לתמיכה מתמשכת במשרד למדעי האנרגיה הבסיסיים של המחלקה לאנרגיה (BES), שהעניק למעבדתו מימון לטווח ארוך.
"במדינה זו יש לנו רק מעט מאוד סוכנויות התומכות במדע ובמחקר בסיסי לטווח ארוך", הוא אומר. "[BES] היא סוכנות שבאמת עושה השקעה לטווח ארוך, ויכולה באמת להיות בעלת השפעה."
הואנג ותלמידיו קיבלו פטנט זמני לתהליך MesoGlue, והם השיקו חברה למכירת המוצר. הם מנהלים כעת שיחות עם תעשיות שונות על שימושים אפשריים. הואנג רואה את MesoGlue משמש ביישומים גם יומיומיים וגם יוצאי דופן. למרות שהדבק ככל הנראה יקר מדי לשימוש ביתי רגיל (ללא אמנות מקרוני מודבקת גליום-אירידיום למקרר שלך, סליחה), הדבק יכול להחליף בקלות הלחמה באלקטרוניקה ביתית רגילה - טלפונים, מחשבים, טלוויזיה - הוא אומר. זה יכול לשמש גם בטכנולוגיה צבאית וחללית, שם האלקטרוניקה צריכה להחזיק מעמד תחת כוח קיצוני.
"הטכנולוגיה מוכנה, אך היא צריכה להיות משולבת בתהליכים [של יישומים שונים], " אומר הואנג. וזה, הוא מוסיף, יכול לקחת חודש, אולי שנה. "אני באמת לא יודע, " הוא אומר.
