私たちの生活のほとんどすべての電子機器（コンピューター、ステレオ、トースター）には、さまざまなコンポーネントがはんだ付けされるプリント回路基板が含まれています。 このはんだ付けは、多くの場合手作業で行われますが、これは非常にデリケートな手順であり、エラーの余地はほとんどありません。
しかし、現在、このはんだ付けは過去のものになるかもしれません。 ボストンのノースイースタン大学の研究者チームは、熱を必要とせずに室温で金属を金属に「接着」する方法を考案しました。
Northeasternの機械工学および産業工学の教授であり、議長を務めるHanchen Huang氏と2人の博士課程の学生が、MesoGlueと呼ばれるプロセスを思いつきました。 チームの研究は、今月ジャーナルAdvanced Materials and Processesに掲載されました。
このプロセスは、金属ナノロッドを利用することで機能します。金属ナノロッドは、幅がわずか10または20ナノメートルで、片側がイリジウムで、もう片側がガリウムでコーティングされています。 ロッドは、ジッパーの歯のように、上下の基板上に並んで配置されます。 歯が交絡すると、イリジウムとガリウムが触れて液体になります。 次に、金属ナノロッドのコアがその液体を固体に変え、強固な結合を作ります。 プロセス全体は1分もかかりません。
「それはほとんど指先の圧力だけで室温で起こります」とHuang氏は言います。
標準的なポリマー接着剤とは異なり、金属接着剤は高温および高圧下で強力なままです。 また、熱と電気の優れた伝導体であり、空気とガスの漏れに抵抗します。
MesoGlueの仕組み（ノースイースタン大学） MesoGlueを使用すると、はんだ付けせずにコンポーネントを回路基板に取り付けることができます。 これにより、はんだ付けプロセスが回路基板上の他の要素に損傷を与えるリスクがなくなります。これは、回路基板の作成において長年の問題でした。 MesoGlueは、電子機器の過熱を防ぐコンポーネントであるヒートシンクにも役立ちます。 通常、ヒートシンクは、「サーマルグリース」または「サーマルペースト」と呼ばれるものを使用します。これは、ヒートシンクと熱源の間の隙間を埋めるために使用される導電性接着剤です。 これは、絶縁体として機能し、ヒートシンクの性能を低下させる空気を遮断するため重要です。 MesoGlueは、熱伝導率が高く、乾燥しにくいため、従来のサーマルグリースを置き換えることができます。 最終的に、熱放散の効率の向上は、電子製品の寿命を延ばす可能性があります。 MesoGlueは、溶接が不可能な場所、たとえば水中、または宇宙空間にパイプ継手を取り付けるのにも役立ちます。 ボンドの作成には熱、電気、ガスが関与しないため、爆発やその他の危険な反応のリスクはありません。
Huangと彼のチームは、数十年にわたってナノロッド技術に取り組んできました。 Huangは、彼の成功の多くを、彼の研究室に長期資金を提供したエネルギー省の基礎エネルギー科学局（BES）の継続的な支援に貢献しています。
「この国では、長期にわたる基礎科学と研究を支援している機関は非常に少ない」と彼は言う。 「[BES]は本当に長期的な投資を行う代理店であり、本当にインパクトがあります。」
Huangと彼の学生はMesoGlueプロセスの仮特許を取得し、製品を販売する会社を立ち上げました。 彼らは現在、さまざまな業界と可能な用途について話し合っています。 Huang氏は、MesoGlueが日常および非日常の両方のアプリケーションで使用されていると考えています。 接着剤は通常の家庭用には非常に高価すぎる可能性が高いですが（冷蔵庫にガリウムイリジウム接着マカロニアートはありません、申し訳ありません）、接着剤は通常の家庭用電子機器（電話、コンピューター、テレビ）のはんだ付けを簡単に置き換えることができます。 また、電子機器を極端な力で保持する必要がある軍事および航空宇宙技術でも使用できます。
「技術は準備ができていますが、（さまざまなアプリケーションの）プロセスに統合する必要があります」とHuang氏は言います。 そして、それは1ヶ月、おそらく1年かかるかもしれない、と彼は付け加えます。 「私は本当に知りません」と彼は言います。
