Det nyutviklede metalliske limet kan erstatte sveising når rør skal sammenføyes. (Foto: Kværner)

MESOGLUE

Mesoglue er limet som kan eliminere sveising

Metall-lim kan gi like gode sammenføyninger, uten behov for varme.

Sveisere kan få en utfordrer som ikke krever mye utstyr eller utdanning, mens elektronikkverdenen kan få produksjonsmetoder som eliminerer utfordringer med varme.

Det takket være amerikansk forskning på nanoteknologi som har resultert i et lim av metall, kalt Mesoglue.

Erstatter lim, lodding og sveising

Når noe limes sammen, brukes gjerne et polymer. Dette kan gjøres ved romtemperatur, og krever vanligvis ikke mye trykk.

Ulempen er at sammenføyningen kan være utsatt for påvirkning fra omgivelsene, og at den gjerne ikke har samme mekaniske styrke som en sveiset sammenføyning.

Den elektriske ledeevnen eller varmeledeevnen er gjerne ikke god, og et lim kan miste styrken ved høy temperatur.

Lodding og sveising løser problemer med elektrisk ledeevne og levetid, men bare sveising har høy mekanisk styrke og god varme ledeevne. Begge deler involverer å utsette sammenføyningen for høy temperatur, noe som kan være et problem for følsom elektronikk.

Limer metall i romtemperatur

Det metalliske limet skal løse alle problemene. Det har ledeevne som en loddet sammenføyning, krever ikke høyere tempereatur enn romtemperatur, og skal være like holdbar som en sveis.

Metoden krever heller ikke at det tilsettes lim på overflatene som skal limes. Det holder å presse dem sammen med et trykk som ikke er høyere enn du klarer med en finger.

Teknologien er utviklet av forskere ved Universitetet i North Florida, Jacksonville, og Northeast-universitetet i Boston. Den utnytter nanoteknoloigi, ved at hver overflate er dekket av nanostaver med skallelementer av indium og gallium som «flettes» sammen.

Da dannes en flytende legering, en eutektisk blanding som vil si at stoffene i kombinasjon har lavere smeltepunkt enn hver for seg. Nanostavene vil så gjøre denne legeringen om til fast form.

Metoden krever en presis dannelse av nanostaver, for det vil ikke fungere dersom disse ikke flettes sammen. Da vil de i stedet treffe hverandre i endene, og man får en porøs film.

En fordel med metoden er at man ikke vil få problemer med at metallet endrer størrelse under limeprosessen, ettersom det jo ikke tilføres varme. Det skal angivelig gjøre det enkelt å feste materialer med forskjellige termisk koeffisient til hverandre, som glass og metall.

Intels nye Broadwell-prosessor (t.h) er den første som er tilvirket med 14 nm produksjonsteknikk.
Miniatyrisering av elektronikk hevdes å gjøres mer praktisk med den nye limemetoden. Bildet viser Intels Broadwell-prosessor. Intel

Kan gi effektiv avkjøing av prosessorer

Forskerne ser for seg mange bruksområder.

For eksempel kan det sørge for mye bedre varmeavsetning fra prosessorer, som i dag gjerne bruker en varmeledende kjølepasta mellom prosessor og kjøleribbe.

Denne pastaen leder ifølge forskerne bare mellom en og to prosent så mye varme som kobber.

Temperatur setter en grense for prosessorens ytelse, og ved å heller bruke deres metalliske lim kan varmen avsettes mer effektivt.

Et eksperiment viste at en kjøleribbe festet med den nye metoden reduserte prosessortemperaturen med mellom fem og 11 grader sammenlignet med kjølepastaen Arctic Silver.

Også under produksjon av elektroniske kretser kan varme være et problem. Når komponenter skal loddes til et kretskort, kan det bli så varmt at for eksempel en prosessor aktivt må kjøles under prosessen for å unngå skade.

Limet skal også løse problemer med miniatyrisering av elektronikk, ved at det ikke kreves varme for å produsere slikt, og det kan fungere i solceller for å forlenge levetiden. Det kan også brukes til å lime glass til metall.

Kan gå sveisere i næringen

Sveising av rør kan også gjøres sikrere ved å ta i bruk limet, tror forskerne. De fremhever at det ikke trengs gass, elektrisitet eller varme for å lime sammen rør, noe som vil eliminere faren for kvelning, brann eller elektrisk sjokk.

Det vil også gjøre det mulig å sammenføye rør i miljøer hvor sveising ikke er mulig eller er utrygt.

Å sammenføye rør på denne måten vil dessuten ikke kreve sveiserutdanning, hevdes det i artikkelen.

Forskerne har publisert en artikkel i siste utgave av journalen Advanced Materials & Processes. Forskningen er støttet av det amerikanske energidepartementet.

Forskerne er allerede i gang med å kommersialisere produktet, og tilbyr det i to utgaver basert på sølv og kobber.