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纳米焊接技术 未来制造的福音

更新时间  2022-05-25 00:42 阅读
本文摘要:碳纳米管又名巴基管,是由碳原子包含的只有一个原子薄的中空管。因为具备独有的物理和电气性能,研究人员仍然在探寻用其代替传统电路中的硅。利用碳纳米管技术可生产出有低成本的柔性电路板、显示器和电池,让可确实简单的穿着设备沦为现实。 领导此项研究的伊利诺伊大学电气和计算机工程学教授约瑟夫莱丁说道,碳纳米管本身就是高品质的优良导体,但目前用单个碳纳米管生产晶体管还十分艰难。现实中一般使用碳纳米管阵列的方式来解决问题这个问题。

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碳纳米管又名巴基管,是由碳原子包含的只有一个原子薄的中空管。因为具备独有的物理和电气性能,研究人员仍然在探寻用其代替传统电路中的硅。利用碳纳米管技术可生产出有低成本的柔性电路板、显示器和电池,让可确实简单的穿着设备沦为现实。

  领导此项研究的伊利诺伊大学电气和计算机工程学教授约瑟夫莱丁说道,碳纳米管本身就是高品质的优良导体,但目前用单个碳纳米管生产晶体管还十分艰难。现实中一般使用碳纳米管阵列的方式来解决问题这个问题。

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缺憾是,电流在通过碳纳米管阵列时被迫跳过那些有所不同的纳米管之间的间隙,这大幅度减少了其导电速度。  在普通电路中,这样的模块不会被焊寄居,以确保其巩固程度和导电性能。但在纳米尺度上怎么来焊这些比头发还要粗十万分之一的碳纳米管呢?  莱丁的研究小组找到,当电流经过碳纳米管之间的空隙时,接头处就不会变热,这类似于普通家庭电路中电路故障所产生的痉挛现象。我们正是利用这种痉挛现象,利用这些热量引起局部化学反应,将金属沉积在空隙处,来构建对碳纳米管的焊的。

莱丁说道。  为此,他们与同校的研究人员展开了合作。其中有电气和计算机工程学副教授埃里克鲍勃、材料与工程学教授约翰罗杰斯以及化学教授格雷格吉罗拉米。吉罗拉米是用于气体让金属在物体表面展开沉积的专家,这个过程也被称作化学气相沉积(CVD)反应。

  这种纳米焊技术非常简单且具备自我调节功能。首先将必须焊的碳纳米管阵列摆放在事前充满著所含金属分子气体的腔体中。而后接上电源,让电流从碳纳米管阵列上通过,这时在电阻的起到下,连接处不会经常出现痉挛现象。

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热量使腔体中的金属分子再次发生化学反应,将连接点准确地焊一起。当焊顺利,空隙消失后,该处的电阻不会明显上升,痉挛反应旋即暂停,焊程序宣告已完成。

  莱丁称之为,这种纳米焊意味着必须几秒钟的时间,它不但大幅提高了碳纳米管单管的生产水平,也为其大规模生产获取了新的有可能。化学气相沉积技术本身是一种在商业上取得大规模应用于的成熟技术,与现有碳纳米管的生产过程需要很好地相容,可以很便利地重新加入到其生产工艺当中。目前,研究小组正在对该技术展开优化,以更进一步减少其操作者可玩性和用于成本。


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