(The vial contains liquid-metal particles suspended in ethanol. The particles were used to demonstrate heat-free soldering. Credit: Christopher Gannon/Iowa State University )
금속 소재를 더하거나 붙이기 위해서는 많은 열을 가해야 합니다. 용접이나 납땜을 하려면 재료가 되는 금속이 녹을 정도로 열을 가히지 않고는 안되는 것이죠. 하지만 이렇게 열을 가하는 과정에서 에너지가 많이 드는 것은 물론 열 때문에 제품의 성질이 변형되거나 혹은 열에 약한 소재 (예를 들어 플라스틱)와 같이 붙어 있어 쉽게 용접이나 납땜을 하지 못하는 경우도 있습니다. 열을 가하지 않도서도 금속을 붙일 수는 없을까요?
아이오와 주립 대학의 마틴 투오(Martin Thuo) 교수가 있는 연구팀은 미국 에너지부의 지원을 받아 이와 같은 연구를 진행했습니다. 이들은 이미 이 분야에서 이미 여러 기술적 연구를 진행해왔습니다.
상온에서 마치 접착제를 붙이듯이 금속 소재를 붙이기 위해서는 화학 반응을 이용하는 방법 밖에는 없습니다. 연구팀은 에탄올에 사람 적혈구보다 약간 큰 10마이크로미터의 비스무스, 인듐, 주석 (bismuth, indium and tin)의 합금인 Field's metal 용액을 만들어서 이를 산성 용액을 통해서 표면에서 금속 상태로 굳게 만드는 데 성공했습니다. 비록 첫 모양은 깔끔하지 못하지만, 대신 열을 가하지 않고 접착제를 붙이듣이 금속을 붙이는데 성공한 것입니다.
연구팀은 이 방식이 앞으로 여러 분야에서 응용이 가능할 것으로 기대하고 있습니다. 예를 들어 열에 약한 복잡한 전기 기판이나 흡집이 난 금속 표면에 용접 없이 손상을 복구할 수 있습니다. 무거운 용접기 대신 매니큐어를 바르듯이 손상을 손쉽게 복구할 수 있다면 그 수요는 적지 않을 것입니다.
물론 이 실제로 상용화까지는 앞으로 많은 연구가 남아 있습니다. 연구팀은 SAFI-Tech라는 스트트업 기업을 세워서 이를 실제로 제품화 시키기 위해 도전할 것이라고 합니다.
참고
Simge Çınar et al, Mechanical Fracturing of Core-Shell Undercooled Metal Particles for Heat-Free Soldering, Scientific Reports (2016). DOI: 10.1038/srep21864
댓글
댓글 쓰기