Обычно, если необходимо соединить вместе два металлических предмета, то обычно это можно сделать с помощью сварки или пайки — в зависимости от их размеров. Оба варианта предполагают использование тепловой энергии. Это может привести к повреждению отдельных элементов (в электронных устройствах) или даже к взрыву (в случае сварки газовых труб). Эти опасности побудили учёных Северо-Восточного университета в Бостоне создать MesoGlue — клей, который скрепляет металл к металлу — или другие материалы – в условиях комнатной температуры.
Подпись к изображению: Процессор приклеен к теплоотводящему радиатору с помощью металлического клея
Группа учёных под руководством профессора Ханьчэня Хуана создала новый клей MesoGlue, состоящий из микроскопических наностержней с металлическим сердечником. Одни из них покрыты слоем индия, а другие — галлием.
Склеиваемые поверхности двух предметов сначала подготавливаются с помощью этих стержней. Покрытые индием стержни наносят на одну поверхность, а стержни с галлием — на другую. На обеих поверхностях стержни становятся примерно в такое же положение, как щетинки металлической щётки.
«Если прижать насадки этих щёток, то все маленькие щетинки переплетаются, зацепляясь друг за друга, таким образом, что две щётки как бы склеиваются, — объясняет учёный Пол Эллиот. – Этот процесс схож с принципом действия клея. Между щетинками остаётся зазор, позволяющий им скользить относительно друг друга, сжимаясь при внешнем воздействии».
Когда индий и галлий на стержнях входят в контакт, они образуют жидкость. Металлические сердечники стержней начинают реагировать с этой жидкостью, в результате чего она затвердевает. Такое соединение двух поверхностей по прочности сравнимо с традиционной сваркой или пайкой.
При этом в отличие от обычных полимерных клеев соединения на основе MesoGlue являются термо- и электропроводящими, и они остаются устойчивы к воздействию высоких температур, влаги и атмосферному воздействию и требуют совсем незначительного давления для склеивания.
«Металлический клей применяется в различных областях, прежде всего в электронной промышленности, — говорит Хуан. – Благодаря теплопроводности, он может заменить термопасту, а его электропроводящие свойства позволяют использовать его в качестве современных припоев. Конкретными примерами применения продукта являются солнечные элементы, фитинги для труб и компоненты компьютеров и мобильных устройств».