Casi todos los dispositivos electrónicos en nuestras vidas (computadoras, equipos de música, tostadoras) contienen placas de circuito impreso sobre las cuales se sueldan diferentes componentes. Esta soldadura a menudo se realiza a mano, un procedimiento increíblemente delicado con poco margen de error.
Pero ahora, esta soldadura puede ser cosa del pasado. Un equipo de investigadores de la Northeastern University de Boston encontró una forma de "pegar" metal a metal a temperatura ambiente, sin necesidad de calor.
Hanchen Huang, profesor y presidente del departamento de ingeniería mecánica e industrial del noreste, y dos de sus estudiantes de doctorado idearon el proceso, al que llaman MesoGlue. La investigación del equipo se publicó este mes en la revista Advanced Materials and Processes .
El proceso funciona aprovechando los nanorods metálicos: pequeñas barras de metal de solo 10 o 20 nanómetros de ancho, recubiertas con iridio en un lado y galio en el otro. Las varillas están dispuestas en líneas sobre un sustrato superior e inferior, como dientes en una cremallera. Cuando los dientes están entrelazados, el iridio y el galio se tocan y se vuelven líquidos. Luego, el núcleo de los nanorods metálicos convierte ese líquido en un sólido, creando un enlace firme. Todo el proceso lleva menos de un minuto.
"Ocurre a temperatura ambiente, casi con la presión de la punta de los dedos", dice Huang.
A diferencia del pegamento polimérico estándar, el pegamento metálico se mantiene fuerte a altas temperaturas y bajo alta presión. También es un excelente conductor de calor y electricidad, y resiste las fugas de aire y gas.
Cómo funciona MesoGlue (Northeastern University) MesoGlue se puede usar para unir componentes a placas de circuito sin soldar. Esto elimina el riesgo de que el proceso de soldadura dañe otros elementos en la placa de circuito, un problema de larga data en la creación de la placa de circuito. MesoGlue también podría ser útil en disipadores de calor, los componentes que evitan el sobrecalentamiento de la electrónica. Por lo general, los disipadores de calor usan lo que se conoce como "grasa térmica" o "pasta térmica", un adhesivo conductor que se usa para llenar los espacios entre el disipador de calor y la fuente de calor. Esto es importante porque mantiene fuera el aire que de otro modo actuaría como un aislante y reduciría el rendimiento del disipador de calor. MesoGlue podría reemplazar la grasa térmica tradicional, ya que tiene una conductividad térmica más alta y no es propensa a secarse. En última instancia, la mayor eficiencia de la disipación de calor podría prolongar la vida útil del producto electrónico. MesoGlue también podría ser útil para unir accesorios de tubería en lugares donde la soldadura no es posible, por ejemplo, bajo el agua o en el espacio exterior. Como no hay calor, electricidad o gas involucrados en la unión, no hay riesgo de explosiones u otras reacciones peligrosas.
Huang y su equipo han estado trabajando en la tecnología nanorod durante una docena de años. Huang atribuye gran parte de su éxito al continuo apoyo de la Oficina de Ciencias Básicas de Energía (BES) del Departamento de Energía, que le dio a su laboratorio financiamiento a largo plazo.
"En este país, tenemos muy pocas agencias que apoyan la investigación y la ciencia básica a largo plazo", dice. "[BES] es una agencia que realmente realiza una inversión a largo plazo, y eso puede ser realmente impactante".
Huang y sus estudiantes han recibido una patente provisional para el proceso MesoGlue y han lanzado una compañía para vender el producto. Actualmente están en conversaciones con diversas industrias sobre posibles usos. Huang considera que MesoGlue se usa en aplicaciones tanto cotidianas como extraordinarias. Aunque es probable que el pegamento sea demasiado caro para el uso doméstico normal (no hay macarrones con galio-iridio pegados para su refrigerador, lo siento), el pegamento podría reemplazar fácilmente la soldadura en la electrónica doméstica común: teléfonos, computadoras, televisión, dice. También podría usarse en tecnología militar y aeroespacial, donde la electrónica necesita resistir bajo una fuerza extrema.
"La tecnología está lista, pero debe integrarse en los procesos [de varias aplicaciones]", dice Huang. Y eso, agrega, podría tomar un mes, tal vez un año. "Realmente no lo sé", dice.
