Save lavet af kulstof

Mere materiale kunne spares ved fremstilling af skiver i fremtiden. Ultratynde sav lavet af carbon nanorør og diamant ville være i stand til at skære igennem siliciumplader med minimalt tab af rifter. En ny metode gør det muligt at fremstille savtrådene.

Du kan ikke save uden at producere savsmuld - og det kan være dyrt, hvis, for eksempel, "støvet" kommer fra waferfremstilling i fotovoltaiske og halvlederindustrien, hvor relativt stort tab af tærskning er blevet accepteret som uundgåeligt, hvis det er meget beklageligt, livets kendsgerning. Men nu har forskere fra Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM i Freiburg sammen med kolleger fra Australian Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO udviklet en savtråd, der er indstillet til at gennemføre dramatiske reduktioner i tab af rifter:i stedet for diamantimprægneret stål ledninger, forskerne bruger ultratynde og ekstremt stabile tråde fremstillet af carbon nanorør belagt med diamant.

Potentialet for belagte carbon -nanorør er længe blevet forstået:mulige anvendelser omfatter dets anvendelse som et hårdt og sejt kompositmateriale eller som en komponent i meget følsomme sensorer og termoelektriske generatorer. Imidlertid, det nye materiale er ekstremt svært at syntetisere. Diamanter vokser kun under ekstreme forhold - ved temperaturer på omkring 900 grader Celsius i en atmosfære, der indeholder kulbrinter. At dyrke diamanter på nanorør er et vanskeligt forslag, fordi kulstof har en tendens til at danne grafit. For at katalysere dannelsen af ​​diamantfasen, det er nødvendigt at bruge reaktivt hydrogen for at forbyde aflejring af grafit. Imidlertid, denne proces beskadiger også carbon nanorørene.

Men IWM -forskeren Manuel Mee fandt en løsning til beskyttelse af de fine carbon -nanorør, der vokser som skove på et underlag:"Under vores første forsøg, fusioneret silica fra reaktionskammeret kom ved et uheld i kontakt med coatingplasmaet. Det satte sig på underlaget og beskyttede det mod det aggressive brint. "Og til hans overraskelse, diamanter faktisk voksede på dette lag. "Det der fulgte var forsigtigt, omhyggeligt arbejde, "påpeger Mee." Vi var nødt til at undersøge siliciumoxidlaget, som blev deponeret på en udefineret måde, og find en metode til at kontrollere aflejringen og optimere processen. "Test med et transmissionselektronmikroskop på CSIROs laboratorium i Australien afslørede, at nanorørene faktisk overlevede under deres beskyttende lag.

En tysk-australsk succeshistorie

Hvordan man præcist skulle gå videre derfra, var spørgsmålet, som forskerne nu stod over for. Hvis de fandt en måde at belægge de nanotråde, som CSIRO -specialisterne laver med nanorør med diamant, disse diamantbelagte nanotråde kunne bruges til fremstilling af ultratynde sav, der f.eks. kunne skære igennem siliciumskiver. Det australske team hos CSIRO er en af ​​de vigtigste globale eksperter med knowhow til fremstilling af garn af carbon nanorør. Fremstillingsprocessen kræver særlige carbon nanorør "skove", som kan ekstraheres som et ultratyndt "filt" og snoet i et meget tyndt garn på ti til tyve mikrometer i diameter. I princippet, dette diamantbelagte garn er det ideelle materiale til at basere en ny generation af sav, som f.eks. kunne bruges i solindustrien. Som Mee forklarer:"De nye savtråde holdt løftet om at være langt bedre end traditionelle ståltråde. På grund af deres høje trækstyrke, de kan fremstilles meget tyndere end ståltråde - og det betyder betydeligt mindre tab af rifter. "

I mellemtiden, fysikeren har formået at implementere sin idé. Der er allerede indgivet en fælles patentansøgning fra Fraunhofer og CSIRO for metoden og de tilsvarende produkter. Mee og hans kolleger udfører i øjeblikket savtest. "For at kunne vise vores partnere i industrien det potentiale, teknologien rummer, "siger Mee, "vi er nødt til at demonstrere, hvordan det kan hjælpe solvirksomheder med at spare materiale, når de behandler wafers."