ابداع ماده ای با قدرت الماس و گرافن برای ساخت ریز تراشه

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، محققان دانشگاه فناوری دلفت یک ماده نوین را ابداع کرده اند که ۱۰ بار قدرتمندتر از کولار(Kevlar) است و با قدرت جایگزین های دیگر مانند گرافن و الماس رقابت می کند.

کولار نام تجاری برای الیاف ساخته شده از پارا آرامید قوی و سبک که با دیگر آرامیدها مثل نومکس و تکنورا ارتباط دارد. این فیبرهای مصنوعی با قدرت بالا به دلیل مقاومت خارق العاده در برابر فرسایش مشهور هستند و بیشتر اوقات برای تقویت و قدرتمند سازی ابزارها به خصوص زره، کلاه ایمنی و دیگر وسایل حفاظتی به کار می روند.

ماده جدید کاربید سیلیکون آمورف(a-SiC) نام دارد و قابلیت های مختلفی، فراتر از به کارگیری در تجهیزات حفاظتی و به خصوص در حوزه توانمندسازی ریزتراشه های حساس دارد.

ریچارد نورت رهبر این پژوهش می گوید: برای درک بهتر ویژگی های «درهم ریختگی»، تصور کنید بیشتر مواد از اتم هایی ساخته شده اند که با الگویی منظم مانند یک برج پیچیده لگو ساخته شده اند. آنها مواد کریستالین نام گرفته اند که یک نمونه از آن الماس است. در این ماده اتم های کربن به دقت کنار هم قرار گرفته اند و آن را بسیار سخت کرده اند.

با این وجود آرایش تصادفی به شکنندگی منجر نمی شود. کاربید سیلیکون آمورف در حقیقت نشان می دهد قدرت ماده از غیرقابل پیش بینی بودن آن سرچشمه می گیرد زیرا این ماده دارای استحکام کششی ۱۰ گیگا پاسکال (GPa) است.

نورت در این باره می افزاید: برای درک آنچه گفته شد، تصور کنید یک تکه نوار چسب را آنقدر بکشید تا پاره شود. اکنون اگر بخواهیم فشار تنش پذیری معادل ۱۰ گیگاپاسکال را شبیه سازی کنیم، باید حدود ۱۰ خودروی متوسط را قبل از پاره شدن نوار از آن آویزان کنید.

ماده جدید علاوه بر قدرت خارق العاده ویژگی های کیفی مکانیکی دارد که برای ایزوله سازی ارتعاش روی یک میکرو تراشه حیاتی است. بنابراین کاربید سیلیکون آمورف برای ایجاد حسگرهای ریزتراشه بسیار حساس مناسب است.

محققان برای برسی پتانسیل این کاربرد یک روش مبتنی بر ریز تراشه را برای تست مواد آزمایش کردند که دقت بالایی دارد. آنها توانستند با کشت ورقه های کاربید سیلیکون آمورف روی بستر سیلیکونی و معلق نگه داشتن آنها، نیروی کششی بالایی بسازند. این فرایند به وسیله اشکال رشته های نانو انجام شد.

سپس آنها با ایجاد تعداد زیادی از این ساختارها با قدرتهای کششی بالاتر به دقت شکست ماده را رصد کردند. رشته های نانو به‌عنوان پایه‌ای برای ساخت سازه‌های معلق پیچیده‌تر مورد استفاده قرار گرفتند.

محققان گزارش دادند ماده جدید در مقایسه با دیگر نمونه ها مانند گرافن و الماس مقیاس پذیرتر است. بنابراین کاربید سیلیکون آمورف قابلیت های متعددی دارد و می توان آن را در ابزارهای اکتشاف فضایی و توالی دی ان ای تا حسگرهای میکروتراشه حساس و سلول های خورشیدی پیچیده به کار گرفت.