Quase todos os eletrônicos em nossas vidas - computadores, aparelhos de som, torradeiras - contêm placas de circuito impresso nas quais diferentes componentes são soldados. Essa solda é feita frequentemente à mão, um procedimento incrivelmente delicado, com pouco espaço para erros.
Mas agora, essa soldagem pode ser uma coisa do passado. Uma equipe de pesquisadores da Northeastern University de Boston criou uma maneira de “colar” metal em metal à temperatura ambiente, sem necessidade de aquecimento.
Hanchen Huang, professor e presidente do departamento de engenharia mecânica e industrial da Northeastern, e dois de seus alunos de doutorado vieram com o processo, que eles chamam de MesoGlue. A pesquisa da equipe foi publicada este mês na revista Advanced Materials and Processes .
O processo funciona aproveitando os nanobastões metálicos - minúsculos bastões de metal de apenas 10 ou 20 nanômetros de largura, revestidos com irídio de um lado e gálio do outro. As hastes são dispostas em linhas em um substrato superior e inferior, como dentes em um zíper. Quando os dentes estão entrelaçados, o irídio e o gálio tocam e se tornam líquidos. Então, o núcleo dos nanobastões metálicos transforma esse líquido em sólido, criando uma ligação firme. Todo o processo leva menos de um minuto.
"Isso acontece à temperatura ambiente, praticamente com apenas a pressão da ponta do dedo", diz Huang.
Ao contrário da cola de polímero padrão, a cola de metal permanece forte em altas temperaturas e sob alta pressão. Também é um excelente condutor de calor e eletricidade e resiste a vazamentos de ar e gás.
Como funciona o MesoGlue (Northeastern University) O MesoGlue pode ser usado para conectar componentes a placas de circuito sem soldar. Isso elimina o risco de o processo de soldagem danificar outros elementos da placa de circuito, um problema de longa data na criação de placas de circuito. O MesoGlue também pode ser útil em dissipadores de calor, os componentes que impedem o superaquecimento da eletrônica. Normalmente, os dissipadores de calor usam o que é conhecido como “graxa térmica” ou “pasta térmica”, um adesivo condutor usado para preencher as lacunas entre o dissipador de calor e a fonte de calor. Isso é importante porque mantém o ar que de outra forma atuaria como isolante e reduziria o desempenho do dissipador de calor. O MesoGlue pode substituir a graxa térmica tradicional, pois tem uma maior condutividade térmica e não é propensa a secar. Em última análise, o aumento da eficiência da dissipação de calor pode prolongar a vida útil do produto eletrônico. O MesoGlue também pode ser útil para prender conexões de tubos em lugares onde a soldagem não é possível - debaixo d'água, por exemplo, ou no espaço sideral. Como não há calor, eletricidade ou gás envolvidos na ligação, não há risco de explosões ou outras reações perigosas.
Huang e sua equipe trabalham na tecnologia dos nanofios há doze anos. Huang credita grande parte de seu sucesso ao apoio contínuo do Departamento de Ciências Básicas de Energia do Departamento de Energia (BES), que deu a seu laboratório financiamento de longo prazo.
“Neste país, temos muito poucas agências que estão apoiando a ciência básica e a pesquisa de longo prazo”, diz ele. “[BES] é uma agência que realmente faz um investimento a longo prazo, e isso pode realmente ter impacto.”
Huang e seus alunos receberam uma patente provisória para o processo MesoGlue e lançaram uma empresa para vender o produto. Eles estão atualmente em conversações com vários setores sobre possíveis usos. Huang vê o MesoGlue sendo usado em aplicativos diários e extraordinários. Embora a cola provavelmente seja muito cara para o uso doméstico comum (sem arte de macarrão colada com gálio-irídio para sua geladeira, desculpe), a cola poderia facilmente substituir a soldagem em eletrônicos domésticos comuns - telefones, computadores, televisão - ele diz. Também pode ser usado em tecnologia militar e aeroespacial, onde a eletrônica precisa se manter sob extrema força.
“A tecnologia está pronta, mas precisa ser integrada nos processos [de várias aplicações]”, diz Huang. E isso, ele acrescenta, poderia levar um mês, talvez um ano. "Eu realmente não sei", diz ele.
