Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Selbstheilende Elektronik soll Schrott vermeiden

22.12.2011
Mikrokapseln dichten Brüche mit Flüssigmetall ab

Dank einer Entwicklung der University of Illinois könnte Hardware in Zukunft deutlich langlebiger werden und damit Unmengen an teurem Elektroschrott einsparen. Das Team rund um Luftfahrttechniker Scott White hat ein System entwickelt, das Brüche in Schaltkreisen selbständig und schnell "heilen" kann. Dazu kommen Mikrokapseln zum Einsatz, die mit flüssigem Metall gefüllt sind.

Schaltkreis-Unterbrechung als kritisches Problem
Ein großes Problem für Chip-Schaltkreise sind oft Temperaturschwankungen im Inneren des Gerätes, in dem sie arbeiten. Diese führen auf Dauer oft zur Beschädigung des leitenden Materials. Dabei reicht die Unterbrechung der Leitfähigkeit an einer einzigen Stelle oft aus, um die gesamte Funktionalität lahmzulegen.

Die Wissenschaftler haben nun ihre Forschungsresultate im "Advanced Materials"-Journal publiziert. Co-Autor und Chemiker Jeffrey Moore erklärt: "Wir haben das System vereinfacht. Statt ständige Kontrollmechanismen oder Sensoren einzubauen, haben wir ein Material entwickelt, welches das Problem direkt beseitigt."

"Normalerweise gibt es keinen großen Spielraum für manuelle Reparaturen. Manchmal kommt man gar nicht an die betroffene Stelle heran, denn ein Multi-Layer-Chip lässt sich nicht ohne weiteres öffnen", hält der Entwickler fest. Besonders bei Militäreinsätzen und bei Weltraummissionen ist der einfache Austausch kaputter Hardware schlichtweg nicht möglich, was schwere Folgen nach sich ziehen kann.

Flüssigmetall füllt Bruchstellen
Das Erfinderteam hat als Lösung nun Mikrokapseln mit einem Durchmesser von zehn Mikrometer in eine Goldlinie eingebettet, welche als Schaltkreis fungiert. Beim Auftreten eines Bruchs bersten die Kapseln in der Umgebung auf und geben ihren Inhalt frei, der aus flüssigem Metall besteht. Damit füllt sich der entstandene Graben und der Schaltkreises ist in wenigen Mikrosekunden wieder operativ. Selbst mit einer geringen Anzahl an Kapseln gelang es in neun von zehn Fällen 99 Prozent der ursprünglichen Leitkapazität wiederherzustellen.

Ein ähnliches Verfahren war bereits bei der Erfindung selbstheilender Materialien auf Polymer-Basis im Einsatz, das ebenfalls an der University of Illinois entwickelt wurde.

Der "Heilungsprozess" hat darüber hinaus den Vorteil, dass er autonom und lokal arbeitet. Lediglich die Kapseln am Ort des Bruchs öffnen sich. Eine Intervention oder Diagnostik Seitens des Hardwarenutzers ist nicht erforderlich, in den meisten Fällen dürfte er von Schaden und Reparatur nichts bemerken.

Entwicklung soll Batterien verbessern
Nun wollen die Forscher sich der Weiterentwicklung und Verbesserung der Erfindung widmen. Besonderes Interesse haben sie daran, die Anwendungen auch für Batterien tauglich zu machen, um deren Sicherheit und Langlebigkeit zu erhöhen. Das Projekt wird von zahlreichen Institutionen gefördert, darunter befinden sich das U.S. Department of Energy, das Office of Science und das Beckman Institute for Advanced Science and Technology.

Georg Pichler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.illinois.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Im Focus: Weltweit genaueste und stabilste transportable optische Uhr

Optische Strontiumuhr der PTB in einem PKW-Anhänger – für geodätische Untersuchungen, weltweite Uhrenvergleiche und schließlich auch eine neue SI-Sekunde

Optische Uhren sind noch genauer als die Cäsium-Atomuhren, die gegenwärtig die Zeit „machen“. Außerdem benötigen sie nur ein Hundertstel der Messdauer, um eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

ANIM in Wien mit 1.330 Teilnehmern gestartet

17.02.2017 | Veranstaltungen

Ökologischer Landbau: Experten diskutieren Beitrag zum Grundwasserschutz

17.02.2017 | Veranstaltungen

Von DigiCash bis Bitcoin

16.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Stammzellen verlassen Blutgefäße in strömungsarmen Zonen des Knochenmarks

17.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

LODENFREY setzt auf das Workforce Mangement von GFOS

17.02.2017 | Unternehmensmeldung

50 Jahre JULABO : Erfahrung – Können & Weiterentwicklung!

17.02.2017 | Unternehmensmeldung