Главная > Нажмите > Серебряная подкладка для экстремальной электроники
Исследователи МГУ разработали процесс создания более устойчивых схем, который они продемонстрировали, создав серебряный спартанский шлем. Схема была разработана Джейн Манфреди, доцентом Колледжа ветеринарной медицины. Предоставлено: Acta Materialia Inc. / Эльзевье. |
Абстрактные:
Для передовых технологий завтрашнего дня потребуется электроника, способная выдерживать экстремальные условия. Вот почему группа исследователей во главе с Джейсоном Николасом из Университета штата Мичиган сегодня создает более надежные схемы.
Серебряная подкладка для экстремальной электроники
Ист-Лансинг, Мичиган | Отправлено: 30 апреля 2021 г.
Николас и его команда разработали более теплостойкую серебряную схему с помощью никеля. Команда описала работу, которая финансировалась Программой твердооксидных топливных элементов Министерства энергетики США, 15 апреля в журнале Scripta Materialia.
Типы устройств, над созданием которых работает команда MSU, - топливные элементы нового поколения, высокотемпературные полупроводники и твердооксидные электролизные элементы - могут найти применение в автомобильной, энергетической и аэрокосмической отраслях.
Хотя сейчас вы не можете купить эти устройства с полки, исследователи в настоящее время собирают их в лабораториях для тестирования в реальном мире и даже на других планетах.
Например, НАСА разработало твердооксидный электролизер, который позволил марсоходу Mars 2020 Perseverance Rover 22 апреля производить кислород из газа в марсианской атмосфере. НАСА надеется, что этот прототип однажды приведет к созданию оборудования, которое позволит астронавтам создавать ракетное топливо и воздух, пригодный для дыхания. находясь на Марсе.
Однако, чтобы помочь таким прототипам стать коммерческими продуктами, им необходимо поддерживать свои характеристики при высоких температурах в течение длительных периодов времени, - сказал Николас, доцент инженерного колледжа.
Его привлекла эта область после многих лет использования твердооксидных топливных элементов, которые работают как твердооксидные электролизеры в обратном направлении. Вместо того, чтобы использовать энергию для создания газов или топлива, они создают энергию из этих химикатов.
«Твердооксидные топливные элементы работают с газами при высокой температуре. Мы можем электрохимически реагировать на эти газы, чтобы получить электричество, и этот процесс намного эффективнее, чем взрыв топлива, как это делает двигатель внутреннего сгорания », - сказал Николас, возглавляющий лабораторию в отделе химической инженерии и материаловедения.
Но даже без взрывов топливный элемент должен выдерживать интенсивные условия работы.
«Эти устройства обычно работают при температуре от 700 до 800 градусов Цельсия, и им приходится делать это в течение длительного времени - 40,000 1,300 часов в течение всего срока службы», - сказал Николас. Для сравнения, это примерно от 1,400 до XNUMX градусов по Фаренгейту, что примерно вдвое выше температуры коммерческой печи для пиццы.
«И в течение этой жизни вы подвергаете его термическому циклу», - сказал Николас. «Вы охлаждаете его и снова нагреваете. Это очень экстремальная среда. Вы можете отключить провода ».
Таким образом, одно из препятствий, с которым сталкивается эта передовая технология, является довольно элементарным: проводящие схемы, часто сделанные из серебра, должны лучше прилипать к лежащим в основе керамическим компонентам.
Секрет улучшения адгезии, как выяснили исследователи, заключался в добавлении промежуточного слоя пористого никеля между серебром и керамикой.
Выполняя эксперименты и компьютерное моделирование взаимодействия материалов, команда оптимизировала процесс нанесения никеля на керамику. И чтобы создать тонкие пористые слои никеля на керамике в виде рисунка или рисунка по своему выбору, исследователи обратились к трафаретной печати.
«Это та же трафаретная печать, которая используется для изготовления футболок», - сказал Николас. «Мы просто трафаретную печать электроники вместо рубашек. Это очень удобная для производства технология ».
Как только никель находится на месте, команда соприкасается с серебром, которое плавится при температуре около 1,000 градусов по Цельсию. Никель не только выдерживает эту высокую температуру - его температура плавления составляет 1,455 градусов по Цельсию - но также равномерно распределяет жидкое серебро по своим тонким поверхностям, используя так называемое капиллярное действие.
«Это почти как дерево», - сказал Николас. «Дерево получает воду до своих ветвей за счет капиллярного действия. Никель впитывает расплавленное серебро с помощью того же механизма ».
Когда серебро охлаждается и затвердевает, никель удерживает его на керамике даже при температуре от 700 до 800 градусов Цельсия, с которой он сталкивается внутри твердооксидного топливного элемента или твердооксидного электролизера. И этот подход также может помочь другим технологиям, в которых электроника может перегреться.
«Существует широкий спектр электронных приложений, для которых требуются печатные платы, способные выдерживать высокие температуры или высокую мощность», - сказал Джон Деблинг, технический менеджер MSU Technologies, офиса передачи и коммерциализации технологий штата Мичиган. «Сюда входят существующие приложения на автомобильном, аэрокосмическом, промышленном и военном рынках, а также новые, такие как солнечные элементы и твердооксидные топливные элементы».
Как менеджер по технологиям, Деблинг работает над коммерциализацией инноваций Spartan и помогает запатентовать этот процесс для создания более прочной электроники.
«Эта технология является значительным улучшением - с точки зрения стоимости и стабильности температуры - по сравнению с существующими технологиями нанесения пасты и осаждения из паровой фазы», - сказал он.
Со своей стороны, Николас по-прежнему больше всего интересуется теми передовыми приложениями, которые только появятся на горизонте, такими как твердооксидные топливные элементы и твердооксидные электролизеры.
«Мы работаем над повышением их надежности здесь, на Земле - и на Марсе», - сказал Николас.
###
В проекте также участвовали спартанские инженеры-исследователи, доцент Хуэй-Чиа Ю, профессор Тимоти Хоган и профессор Томас Билер. В число исследователей этого проекта входили аспиранты Ху, Куан Чжоу, Айсвария Бхатлаванде, Джиюн Пак, Роберт Термухлен и Юси Ма (Чжоу, Бхатлаванде и Ма с тех пор закончили учебу).
Один из руководителей проекта в Университете Брауна, профессор Юэ Ци, также имеет связи с МГУ. До 2020 года она работала преподавателем и первым заместителем декана по инклюзивности и разнообразию в Инженерном колледже.
####
Для получения дополнительной информации, пожалуйста, нажмите здесь
Контактная информация:
Кэролайн Брукс
@MSUnews
Авторские права © Университет штата Мичиган
Если у вас есть комментарий, пожалуйста Контакты нас.
Издатели новостных выпусков, а не 7th Wave, Inc. или Nanotechnology Now, несут единоличную ответственность за точность содержания.
Ссылки по теме |
Связанные новости Пресса |
Новости и информация
Менее невинно, чем кажется: водород в гибридных перовскитах: исследователи определяют дефект, ограничивающий производительность солнечных элементов. 30-е апреля, 2021
Первый в мире волоконно-оптический ультразвуковой датчик изображения для будущей наноразмерной диагностики заболеваний 30-е апреля, 2021
Govt.-Законодательство / Положение / Финансирование / Политика
Простые роботы, умные алгоритмы 30-е апреля, 2021
Менее невинно, чем кажется: водород в гибридных перовскитах: исследователи определяют дефект, ограничивающий производительность солнечных элементов. 30-е апреля, 2021
Новое вычислительное устройство, похожее на мозг, имитирует обучение человека: исследователи заставили устройство учиться по ассоциации, как собака Павлова. 30-е апреля, 2021
Возможные Фьючерсы
Менее невинно, чем кажется: водород в гибридных перовскитах: исследователи определяют дефект, ограничивающий производительность солнечных элементов. 30-е апреля, 2021
Первый в мире волоконно-оптический ультразвуковой датчик изображения для будущей наноразмерной диагностики заболеваний 30-е апреля, 2021
Чип технологии
Новое вычислительное устройство, похожее на мозг, имитирует обучение человека: исследователи заставили устройство учиться по ассоциации, как собака Павлова. 30-е апреля, 2021
GLOBALFOUNDRIES перемещает штаб-квартиру в самое современное предприятие по производству полупроводников в Нью-Йорке 27-е апреля, 2021
Исследователи реализовали высокоэффективное преобразование частоты на встроенном фотонном чипе. Апрель 23rd, 2021
С новым оптическим устройством инженеры могут точно настроить цвет света. Апрель 23rd, 2021
Объявления
Менее невинно, чем кажется: водород в гибридных перовскитах: исследователи определяют дефект, ограничивающий производительность солнечных элементов. 30-е апреля, 2021
Первый в мире волоконно-оптический ультразвуковой датчик изображения для будущей наноразмерной диагностики заболеваний 30-е апреля, 2021
Интервью / Рецензии на книги / Рефераты / Репортажи / Подкасты / Журналы / Официальные документы / Плакаты
Технология GPU с открытым исходным кодом для суперкомпьютеров: исследователи разбираются в преимуществах и недостатках 30-е апреля, 2021
Менее невинно, чем кажется: водород в гибридных перовскитах: исследователи определяют дефект, ограничивающий производительность солнечных элементов. 30-е апреля, 2021
Первый в мире волоконно-оптический ультразвуковой датчик изображения для будущей наноразмерной диагностики заболеваний 30-е апреля, 2021
Энергия
Менее невинно, чем кажется: водород в гибридных перовскитах: исследователи определяют дефект, ограничивающий производительность солнечных элементов. 30-е апреля, 2021
Носимые датчики, обнаруживающие утечки газа 19-е апреля, 2021
Лучшие решения для производства водорода могут лежать только на поверхности 9-е апреля, 2021
Органические солнечные элементы на основе полимера на основе PTV с эффективностью более 16% Апрель 2nd, 2021
Авто / Транспорт
Чилийская промышленность по производству покрытий и композитов делает рывок вперед, используя решения на основе графеновых нанотрубок 9-е апреля, 2021
Новый промышленный стандарт для аккумуляторов: сверхчистая установка для дисперсий графеновых нанотрубок Март 19th, 2021
Аэрокосмическая промышленность / Космос
Расширение свободы дизайна: порошковое покрытие FRP с помощью проводящих гелькоутов с графеновыми нанотрубками Март 3rd, 2021
Звездолет отправился в полет: испытательный полет на большой высоте - огромный шаг на пути к достижению целей космического общества Национального космического общества Декабрь 10th, 2020
Национальное космическое общество вспоминает Бен Бову: NSS оплакивает потерю дальновидного лидера NSS Декабрь 2nd, 2020
Топливные элементы
Ученые предложили метод повышения производительности метанольных топливных элементов Декабрь 25th, 2020
Новый метод визуализации позволяет увидеть углерод почвы в почти атомном масштабе Декабрь 25th, 2020
Источник: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=56672
- Действие
- Передовые технологии
- Аэрокосмическая индустрия
- анализ
- Приложения
- апрель
- около
- гайд
- помощник
- автоматический
- автомобильный
- батареи
- ветви
- Университет Брауна
- Строительство
- купить
- углерод
- Цельсия
- CGI
- заряд
- химический
- химических веществ
- Колледж
- коммерческая
- вычисление
- концентрации
- содержание
- Конверсия
- Создающий
- кредит
- день
- Министерство энергетики
- Проект
- Устройства
- Болезнь
- Разнообразие
- электричество
- Electronics
- энергетика
- Проект и
- Инженеры
- Окружающая среда
- Оборудование
- Face
- что его цель
- Объект
- всего лишь пяти граммов героина
- Особенности
- конец
- Во-первых,
- полет
- вперед
- Freedom
- топливо
- фундированный
- будущее
- ГАЗ
- GIF
- Золото
- GPU / ГРАФИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР
- выпускник
- группы
- здесь
- High
- Как
- HTTPS
- огромный
- барьерный бег
- Гибридный
- Гидрирование
- определения
- Изображениями
- Инк
- включение
- промышленность
- промышленности
- промышленность
- информация
- IT
- Labs
- запускает
- вести
- УЧИТЬСЯ
- изучение
- привело
- Длинное
- Создание
- производство
- Март
- Области применения:
- марш
- Март 2020
- материалы
- медицина
- металл
- Мичиган
- военный
- движется
- нанотехнологии
- НАСА
- сеть
- Новости
- Никель
- Другое
- Oxygen
- патент
- шаблон
- производительность
- настойчивость
- настойчивость ровер
- пицца
- Планеты
- полимер
- мощностью
- зонд
- Продукция
- FitPartner™
- Проект
- защитный
- радар
- RE
- реагировать
- реакция
- реакции
- Reddit.
- публикации
- обратный
- дорог
- РОБЕРТ
- Роботы
- Rover
- Run
- Наука
- Ученые
- экран
- Поиск
- полупроводник
- Полупроводниковые приборы
- датчик
- Поделиться
- Оболочка
- Серебро
- Размер
- умный
- Общество
- солнечный
- Решения
- Space
- Стабильность
- Начало
- Область
- "Студент"
- суперкомпьютерах
- технологии
- технологии
- Технологии
- тестXNUMX
- время
- трансфер
- нам
- Ультразвуковой
- Университет
- us
- Транспорт
- ветеринарный
- Вода
- Wave
- КТО
- Работа
- работает
- Мир
- Yahoo
- лет