Чтобы качественно и надежно соединить два различных металлических предмета, обычно используют сварку или, как альтернативу, пайку, если детали небольшие и хорошо паяются. Но при этом изделия из металла довольно сильно нагреваются, что может вызвать усталостное напряжение в структуре изделия и привести к его разрушению, или, в случае пайки микроэлектронных компонентов, вывести электронику из строя. Чтобы устранить нежелательный фактор высокотемпературного нагрева деталей и упростить операцию соединения металлических изделий между собой, исследователи из Бостонского Северо-Восточного университета придумали специальный клеящий материал, который в условиях комнатной температуры может надежно склеить как металлические детали, так и изделия из других материалов.

Новый молекулярный клеящий состав MesoGlue в своей структуре выполнен в виде сферических оболочек микронных размеров с металлическими зернами внутри. Часть сферических оболочек снаружи покрыта индием, остальные сферы содержат на своей поверхности галлий. После того как на склеиваемые поверхности наносят клеящий состав и прижимают их друг к другу, оболочки с галиевым покрытием концентрируются у одной из соединяемых поверхностей, в то время как у другой накапливаются микронные сферы, покрытые индием. При этом сферические оболочки обоих типов выстраиваются на склеиваемых поверхностях в виде упорядоченной структуры, напоминающей зубчики расчески.

По словам Пола Элиота, участника исследовательской группы, принцип соединения в клее MesoGlue напоминает две расчески, вставленные своими зубцами друг в друга. Гребешки из сферических оболочек на склеиваемых поверхностях выстраиваются с высокой частотой, и довольно плотно прилегают друг к другу при соединении, что обеспечивает надежное взаимное удержание склеиваемых деталей.

При контактировании галлия и индия, расположенных на поверхности микроскопических сфер, формируется новый сплав, который окутывает металлические зерна всех сферических оболочек. В результате между соединяемыми поверхностями образуется целостный объединяющий слой. Этот слой прочно удерживает между собой склеиваемые поверхности и по прочности не уступает стыковочным швам, полученным при помощи сварки.

В то же время новый клей обладает множеством дополнительных полезных характеристик, которые выгодно выделяют его на фоне остальных полимерных клеящих составов. Для соединения поверхностей нет нужды прилагать значительные усилия, которые могут привести к повреждению деталей. Прочность соединения не зависит от влажности или температуры окружающей среды, а сам соединительный слой при этом обладает значительной электрической и тепловой проводимостью.

Как утверждает профессор Хуань, руководитель научно-исследовательской группы, разработанный ими клей MesoGlue можно применять практически в любых областях. Но особенно полезен новый клеящий состав будет в микроэлектронике благодаря своим высоким токопроводящим возможностям. С его помощью можно спокойно соединять электронные компоненты в том случае, когда обычная пайка затруднена или противопоказана. Также новый клей можно использовать в качестве теплопроводной пасты для отвода излишков тепла при работе высокопроизводительных чипов. С уверенностью можно утверждать, что клей MesoGlue найдет свое применение при изготовлении вычислительной техники, элементов солнечных панелей и портативной электроники.

В настоящее время исследовательская группа работает над новой модификацией клея, которая по консистенции будет напоминать обычный жидкий клей. После создания такого состава новый клеящий состав MesoGlue можно будет фасовать в обычные тюбики и использовать как обыкновенный клей.