„Běžné okolnosti“ neprovázely před několika lety grafické čipy a čipsety od Nvidie, které vinou nesprávně zvolených materiálů umíraly předčasně – kontakty spojující mikročip s podkladovou destičkou praskaly v důsledku namáhání tepelným roztahováním a smršťováním. Problém tehdy způsobil vrásky na čele především uživatelům notebooků, které musely být reklamovány. Co kdyby se ale taková závada projevila ve vesmíru na sondě nebo družici za desítky milionů dolarů, která by tak byla navždy ztracena? Asi takový je „elevator pitch“ samohojicí technologie, kterou vyvíjejí vědci na Illinois University.
Jak to funguje
Přímo v materiálu vodiče, kterému hrozí prasknutí, nebo v tenké vrstvě na něj přiléhající, jsou umístěny mikrokapsle s tekutým vodivým materiálem (slitina obsahující indium a gallium, něco jako tekutý kov, který kdysi dávno sliboval revoluci v chlazení). Tam, kde dojde k poškození vodiče, se rozlomí i mikrokapsle a materiál v nich obsažený překlene poškozené místo.
Dost možná jste o tomto principu už slyšeli. Pokud jste pravidelnými a věrnými čtenáři našich magazínů, o aplikaci regeneračních mikrokapslí v elektrodách akumulátorů jste se mohli dočíst v únorové novince na Cnews. Tým vědců, v němž figuruje opět profesor Scott White, nyní experimentálně ověřil, že podobné řešení funguje nejen v elektrodách, ale i vodičích.
Prototyp
Výzkumníci nanesli na skleněnou destičku obvod ze zlata. Poté přímo na tyto vodivé cesty umístili mikrokapsle široké pouze setinu milimetru, ve druhém případě vodiče pokryli tenkou vrstvou obsahující větší, 0,2 mm tlusté kapsle. Obvod přikryli dalším sklíčkem, vpustili do něj elektrický proud a sledovali co se bude dít, když zařízení zlomí. Napětí na voltmetru ihned kleslo na nulu, avšak během jedné milisekundy se vrátilo téměř na původní úroveň. Obvody, které se mikrokapslím podařilo opravit, pak sledovali po další čtyři měsíce a nezjistili žádné zhoršení vodivosti.
Při pokusech vědci zjistili, že malé kapsle dokázaly poškozený obvod opravit vždy, výsledná vodivost ale byla nižší než při použití větších kapslí. Ty pro změnu nebyly ve všech případech úspěšné. Optimální výsledky by tedy pravděpodobně poskytl mix různě velkých mikrokapslí.
Dopad na spotřební elektroniku
Jedním z vedoucích výzkumného projektu je již zmíněný profesor Scott White, jehož oblast zájmu je – to byste neuhodli – letecké inženýrství (vystudovaným inženýrem leteckých motorů je mimochodem také bývalý generální ředitel české pobočky IBM, Aleš Bartůněk). Jako jednu z oblastí, kde by se samohojicí obvody mohly uplatnit, vidí právě letectví. V letadle se nachází kilometry vodičů a najít závadu je úkol za trest. Mikrokapsle ale problém opraví možná i dříve, než ho lidé vůbec stihnou zaregistrovat.
Zleva: Nancy Sottos, Scott White, Jeffrey Moore
Profesorka Nancy Sottos se pro změnu zabývá materiálovým inženýrstvím a budoucnost samoopravovací technologie vidí v mikročipech, tištěných spojích a akumulátorech. Mikročip je mnohovrstvý obvod a není možné jej otevřít a opravit, stejně jako akumulátor.
Je ale delší životnost elektroniky v zájmu jejích výrobců, kteří nezřídkakdy mají ve zvyku své produkty navrhovat právě tak, aby krátce po vypršení záruční lhůty selhaly? Scott White se domnívá, že by mělo být v zájmu každého výrobce dodávat co nejlepší produkty, tedy i s co nejdelší životností (díky bohu, že leteční inženýři fungování výrobců elektroniky vůbec nechápou!). Namísto výroby milionů mobilních telefonů každý rok by pak společnosti mohly směřovat více úsilí do softwarových inovací, elektronika by tak byla zelenější a udržitelnější. Je to jenom zbožné přání? I tak by se samohojicí materiály mohly uplatnit alespoň u vesmírných plavidel, sond a družic.
Zdroj: University of Illinois
