Chế tạo thành công keo dán kim loại ở nhiệt độ phòng
Hầu như tất cả thiết bị điện tử mà chúng ta sử dụng đều phải qua công đoạn hàn các linh kiện lại với nhau - từ máy tính, dàn loa cho đến máy nướng bánh mì. Công đoạn hàn thường được thực hiện bằng tay đòi hỏi vô cùng tinh tế và tỉ mỉ, không có chỗ cho sai lầm.
Giờ đây việc cực công hàn gắn như vậy sẽ không còn cần thiết khi ĐH Northeastern tại Boston, với hỗ trợ tài chính từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã tìm ra một cách để “dán” các mẫu kim loại lại với nhau ở nhiệt độ phòng mà không cần dùng nhiệt.
Minh họa phương thức hoạt động của MesoGlue.
Hanchen Huang, Trưởng bộ phận kỹ thuật cơ khí và công nghiệp tại ĐH Northeastern, cùng hai nghiên cứu sinh đã tìm ra quá trình dán kim loại gọi là MesoGlue. Nguyên lý hoạt động của quá trình này là sử dụng các thanh kim loại siêu nhỏ chỉ 10 hoặc 20 nanomet, tráng iridium ở một bên và gallium ở mặt còn lại.
Các thanh này được xếp thành từng dòng ở hai mặt cần dán, giống răng dây kéo. Khi hai mặt cần dán tiếp xúc nhau, những cái “răng” phủ iridium và gallium xen kẽ vào nhau và tạo thành hợp chất dạng lỏng. Sau đó, lõi của các thanh kim loại sẽ liên kết với hợp chất lỏng này trở thành chất keo dính cứng cả hai mặt với nhau. Toàn bộ quy trình này xảy ra trong vòng dưới một phút.
"Quá trình này xảy ra ở nhiệt độ phòng và chỉ cần sử dụng áp lực từ đầu ngón tay" - GS Huang cho biết.
Không giống keo polymer thông thường, loại keo kim loại này vẫn kết dính ở nhiệt độ cao hay khi gặp áp suất lớn. Đây cũng là chất dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, ngăn được rò rỉ không khí và hơi gas.
MesoGlue có thể được sử dụng để gắn các thành phần trong bo mạch mà không cần dùng que hàn, giúp loại bỏ các nguy cơ hư hỏng trong quá trình hàn, vốn là một vấn đề đau đầu bấy lâu của các nhà sản xuất bo mạch.
MesoGlue cũng hữu dụng trong các bộ tản nhiệt. Thông thường các bộ phận tản nhiệt đều phải dùng keo tản nhiệt để dẫn nhiệt từ bộ phận phát nhiệt sang bộ phận tản nhiệt để tăng hiệu suất tản nhiệt song lại dễ khô đi sau một thời gian sử dụng.
Công nghệ mới có thể dần thay thế mối hàn trong sản xuất công nghiệp.
Loại keo MesoGlue có thể loại bỏ nhược điểm này, giúp kéo dài tuổi thọ của sản phẩm điện tử. MesoGlue cũng có thể có ích trong lắp ráp linh kiện ở những nơi không hàn được như dưới nước hay ở ngoài không gian, cũng như không gây ra các phản ứng cháy nổ nguy hiểm.
Hiện nhóm nghiên cứu đã đăng ký trước bằng sáng chế cho phát minh này và đã thành lập một công ty để bán sản phẩm. Theo nhóm, mặc dù MesoGlue hiện còn khá đắt cho việc sử dụng sửa chữa đồ gia dụng, công nghệ mới này có thể dần thay thế giai đoạn hàn trong sản xuất công nghiệp cũng như trong quân sự và công nghệ hàng không vũ trụ.
