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MesoGlue, la colla metallica che sostituirà la saldatura


MesoGlue, la colla metallica che sostituirà la saldatura. Se volete far saltare i nervi a un ingegnere elettronico, ditegli che il futuro dell’elettronica risiede nella colla metallica a temperatura ambiente e non più nelle tecniche convenzionali di saldatura. Nonostante il tedio, le bruciature, le pessime giunture e le pericolose esalazioni di piombo, la saldatura è ancora un processo fondamentale. È anche imprescindibile: questa tecnica è alla base di qualsiasi attività che abbia a che fare con la costruzione e la riparazione di strumenti elettronici di qualsiasi livello.

Un gruppo di scienziati che si occupa di proprietà dei materiali alla Northeastern University a Boston, però, ha il coraggio di dire che la saldatura tradizionale potrebbe avere i giorni contati. Il motivo è una recente invenzione, detta MesoGlue: una rivoluzionaria soluzione per le giunture che permette di incollare oggetti tra loro sfruttando un legame metallico a temperatura ambiente. Una saldatura senza calore, insomma. Le proprietà di questo nuovo materiale sono descritte sulla rassegna di questo mese di Advanced Materials and Processes.

Si reputa che le origini della saldatura risalgano intorno al 5.000 a. C. La lavorazione del metallo era già praticata da circa 7.000 anni, ma l’idea di usare il metallo fuso come collante è arrivata solo dopo, con la scoperta delle leghe naturali, che si formano a temperature di fusione più basse. Le prime saldature erano fatte di oro e stagno, mentre la combinazione stagno-piombo utilizzata oggi nell’elettronica è comparsa ai tempi dell’Impero Romano. In altre parole, la saldatura è roba antica. Molto antica.

MesoGlue, la colla metallica che sostituirà la saldatura. E’ un materiale high-tech ha proprietà adesive che bloccano le superfici in modo permanente

MesoGlue, invece, è un materiale relativamente high-tech, le cui proprietà adesive sono date da nanorod ingegnerizzati, che riescono a bloccare due superfici, un po’ come due pettini si incastrano tra loro, ma in modo permanente. “Quando si avvicinano tra loro due superfici, lo spazio tra i nanorod di una di esse li fa scivolare tra quelli sulla superficie opposta così da farli compenetrare,” spiega l’articolo pubblicato di recente.

I nanorod sono rivestiti con un guscio, che si liquefa appena questi si incastrano ai nanorod sull’altra superficie. Il risultato è una lega liquida tra i nanorod intrecciati, che si compatta rapidamente in un legame solido, dotato di una cruciale resistenza alle alte temperature (che capitano spesso negli ambienti elettronici).

“Quando l’indio e il gallio si si toccano, formano un liquido,” spiega Hanchen Huang della Northeastern, in un Q&A. “Il nucleo metallico dei rod trasforma quel liquido in un solido. La colla che ne risulta dispone della forza e della conduttanza termico-elettrica di un legame metallico.”

Come spiega l’articolo, il bisogno di temperature estreme nel processo convenzionale di saldatura non è solo pericoloso per le dita del ribelle hacker di Arduino di turno lo è anche per lo stesso oggetto elettronico. Creare buone connessioni è necessario per dissipare il calore dalla CPU, ma la saldatura stessa delle connessioni rappresenta un pericolo termico.

“Più è piccola la taglia di una componente, più saldarla diventa complesso e gli spazi lasciati vuoti possono comportare un problema nella giuntura,” scrive il gruppo della Northeastern. “Con una colla metallica si eliminano i danni causati potenzialmente dal calore durante la saldatura e si riduce il processo alla mera compressione di pezzi tra loro.”

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che questa colla metallica dissipa il calore in modo ancora più efficiente di quanto faccia la pasta termoconduttiva, quella che si usa per riempire gli spazi tra le componenti elettroniche e i dissipatori, e le simulazioni mostrano temperature della CPU di circa otto gradi Celsius più basse della media.

Naturalmente, gli scienziati hanno già brevettato MesoGlue. Il buon vecchio piombo, comunque, resta ancora alla portata di tutti.

Michael Byrne

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