Химики разработали холодный припой

Химики из Университета Айовы разработали технологию холодной пайки металлом, позволяющую без использования нагрева скреплять между собой проводники (например, токопроводящие дорожки или провода) простым нанесением пасты и механическим растиранием. Метод использует переохлажденные капли жидкого металла и позволяет использовать для скрепления сплавы с температурами плавления до 140 °C. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports, кратко о нем сообщает Nature.

Авторы использовали три различных сплава: галлий-висмут с температурой плавления 16 °C, висмут-индий-олово (сплав Филдса) — 62 °C и висмут-олово — 139 °C. Для создания нового типа припоя кусочки металла помещали в небольшие сосуды, заполненные раствором уксусной кислоты и нагревали. После плавления металла химики с помощью дремеля, вращавшего крестовидную насадку, разбивали его на мелкие частицы диаметром от четырех нанометров до пяти микрометров. 

Из-за окружающей агрессивной среды, частицы покрывались коркой ацетатов и оксидов металла и не слипались обратно. При этом, дальнейшее охлаждение не приводило к застыванию металла — возникало состояние переохлаждения. В частности, этому благоприятствовало то, что оболочка не позволяла капле метала найти себе центр кристаллизации, например, какую-либо песчинку. 

Для пайки припой наносили между двумя скрепляемыми металлическими полосками и механически деформировали, например, прокатывая сверху стеклянный цилиндр. Нарушалась целостность корки капсулы и жидкий металл застывал, найдя центр кристаллизации. В результате два объекта прочно скреплялись между собой. Авторам удалось продемонстрировать пайку сплавом Филдса двух золотых контактов, запаивание отверстия в тонком серебряном слое и склеить между собой золотую и алюминиевую фольгу. В дальнейшем, ученые планируют найти сплавы с более высокими исходными температурами плавления, которые также способны давать подобные капли жидкого металла. Это увеличит надежность спаек и позволит использовать их в микроэлектронике.

Ранее другая группа материаловедов сообщила о создании похожей технологии для клея, получившей название «жидкий мрамор». В ней капли клейкого полимера обсыпаются порошком карбоната кальция, благодаря почему получается тонкий порошок, становящийся клейким под давлением, разрушающим оболочку капсул.

Владимир Королёв

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Дайте денег на науку

Узнайте, как число ученых зависит от финансирования

В России сегодня отмечают День науки, но тех, кого нужно поздравлять с этим праздником, все меньше и меньше — с 2000 года занятых в науке стало меньше почти на 180 тысяч человек, и сегодня исследованиями и разработками в стране занимаются чуть более 700 тысяч человек. Последние годы затраты на науку в России оставались на уровне 1—1,1 процента ВВП. Это существенно меньше, чем расходы других развитых стран, скажем, Израиль тратит на науку 4,3 процента ВВП, Германия — 2,9 процента, США — 2,7 процента.Мы предлагаем вам попробовать себя в роли доброго (или злого) волшебника: выберите, какую долю ВВП России вы согласны потратить на науку, и наш калькулятор предскажет, сколько в этом случае будет ученых в нашей стране. А если вы хотите узнать, как это делают социологи, читайте этот блог.