據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)17日?qǐng)?bào)道,倫斯勒理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)出納米萬(wàn)能膠水,不僅價(jià)格便宜,而且通常無(wú)法粘在一起的材料也可以粘得很牢固,從新一代計(jì)算機(jī)芯片的生產(chǎn)到發(fā)電,該小組研制的這種粘合劑可以派上大用場(chǎng)。
這種納米膠不到一納米或十億分之一米厚,而且價(jià)格便宜的它能承受的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們先前的想象。實(shí)際上,這種粘合劑的分子粘合力在受熱時(shí)增強(qiáng)了。膠水的原材料是可以買到的,但該研究小組讓這種膠水提高其“粘性”和耐熱度的方法是全新的。由倫斯勒理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)教授加納帕斯拉曼?拉瑪納斯領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)研究出現(xiàn)在17日版的《自然》雜志上。
就像很多重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)一樣,拉瑪納斯和他的研究小組偶然發(fā)明了這種遇熱變硬的納米膠。多年以來(lái),為了提高結(jié)構(gòu)的整體性、功效和計(jì)算機(jī)芯片中半導(dǎo)體裝置的可靠性,拉瑪納斯一直在研究?jī)煞N不同材料之間集合分子層的方法。他的研究小組已經(jīng)證明,帶有一種碳支柱的分子鏈?以適當(dāng)?shù)脑兀热绻?、氧或硫結(jié)束?可以提高粘性和防止鄰近物質(zhì)發(fā)熱的原子。
最近,拉瑪納斯的小組和其他研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn),這些納米層可用于生產(chǎn)粘合劑、潤(rùn)滑劑和防護(hù)層。不過(guò),這些納米層對(duì)熱極為敏感,當(dāng)接觸到400攝氏度以上的溫度時(shí),它開(kāi)始分解或干脆從表層脫離。這一嚴(yán)格的限制妨礙了納米層的廣泛應(yīng)用。
拉瑪納斯的研究小組決定把一個(gè)納米層夾進(jìn)一個(gè)薄銅片和硅片之間,心想這一另外的支撐應(yīng)該能幫助增強(qiáng)納米層的粘合力,提高其粘性。結(jié)果證明,這是一次富有洞察力的嘗試,該研究小組有了超出預(yù)想的發(fā)現(xiàn)。
當(dāng)受熱時(shí),夾在中間的納米層沒(méi)有分解或脫落,因?yàn)樗鼰o(wú)處可去。但令人驚喜的發(fā)現(xiàn)還不止這個(gè)。納米層的粘合力變強(qiáng),當(dāng)接觸到400攝氏度以上的溫度時(shí)更有粘性。在銅片和硅片之間受壓,這塊納米層的分子以出人意料地超強(qiáng)化學(xué)粘性牢牢附著在鄰近物質(zhì)的表面。拉瑪納斯說(shuō):“你加熱的溫度越高,它的粘性越強(qiáng)。當(dāng)我們第一次嘗試時(shí),我簡(jiǎn)直不敢相信這些分子的粘性會(huì)有這么強(qiáng)?!?/P>
為了證實(shí)這并不是一次例外,該研究小組在過(guò)去的兩年里先后進(jìn)行了50多次試驗(yàn)。所有的結(jié)果是一致的,表明這塊夾在中間的納米層其接觸面的韌性或“粘性”增加了5到7倍。相似的韌性在微米層中也得到了證實(shí),但厚度小于一納米的不行。一納米比一微米小1000倍。由于它們極小,這些增強(qiáng)的納米層可能會(huì)在各種微米或納米電子裝置中被用作粘合劑,而在這些裝置中,較厚的粘合劑層不適合。
拉瑪納斯的發(fā)現(xiàn)另一個(gè)史無(wú)前例的方面就是這塊夾在中間的納米層隨著溫度升高到700攝氏度時(shí)其粘性會(huì)不斷增強(qiáng)。這種帶粘性納米層的耐熱性和粘性變強(qiáng)可能會(huì)有新奇的工業(yè)應(yīng)用,比如在表層比較熱的物體上保存油漆,象噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部或大型發(fā)電渦輪機(jī)。
連同納米等級(jí)和高溫條件一起,拉瑪納斯確信這種新納米膠還將有其它無(wú)法預(yù)料的應(yīng)用。他說(shuō):“對(duì)將任何兩種不能很好粘在一起的材料結(jié)合起來(lái)來(lái)說(shuō),這可能是一種萬(wàn)能而且便宜的解決辦法。盡管這種方法并不是生來(lái)就有,但它簡(jiǎn)便,而且還有各種工業(yè)上的應(yīng)用。此外,這種分子膠水成本便宜?100克大約是35美元,商業(yè)上已經(jīng)有這種膠水,便宜的價(jià)格使得我們的方法更能適合。
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