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 在電子學中，焊料用于將兩個部件連接在一起。作為橋梁，其最重要的功能之一是將熱量從關鍵電子元件傳遞到散熱器，然后散熱器再使用空氣或水來安全地散熱。隨著技術進步，創建出了更小，更強大的計算機和電子設備，但計算機芯片的溫度也會達到100°C以上。此時此刻，散熱功能變得比以往任何時候都更加重要。

      然而，傳統的焊料壽命長但其有效傳導熱量的能力極限較低，使得散熱成為計算機和電子進一步開發的限制因素。如果要進一步推進這些領域，必須攻克這一至關重要的瓶頸。

引入“超級焊料”

      2013年獲得美國國防高級研究計劃局（DARPA）青年學院獎的材料——超級橡膠，是由卡內基•梅隆大學機械工程副教授Sheng Shen與國家可再生能源實驗室的研究人員共同開發的熱界面材料（TIM）。四年的工作產生的這種材料，該材料可以填充，且作用與傳統焊料相同，但是導熱率都比目前最先進的TIM材料還高兩倍。

      Shen取得突破的背后的秘密是銅錫納米線陣列。

      Shen解釋道：“這些納米線是利用小細孔從模板中生長出來的，就像模具。這是使用電鍍的芯片技術，一次生長一層，就像將電線浸入到電解液一樣。”

      得到的數組顯示，它具有顯著的熱性能，是目前任何焊接材料無法比擬的。然而，不僅僅是它的導熱性使超級焊料變得獨一無二。

      超級焊料具有非凡的柔韌性或彈性，與橡膠或其他聚合物相當。這很重要，因為焊料連接的部件在加熱時會膨脹和收縮，通常不同成分的兩個部分之間會以不同的速率變化。減少柔量往往是傳統焊料變差的原因，因為它們在重復使用時會變得脆弱，從而它們的傳導熱量的能力會隨時間降低。根據Shen的說法，超級焊料的柔量比這些材料高出兩到三個數量級。

      他的團隊進行的一項實驗將超級焊料組件與傳統的錫焊料組件相匹配。雖然傳統的焊料在循環不到300小時后開始導熱率下降，但超過600小時后超級焊料繼續以峰值熱導率運行。事實上，超級焊料表現得非常好，其確切的限制仍然未知。

      Shen表示：“我們知道它還有上升空間，我們結束實驗的唯一原因是因為我們不得不發表論文！”

      雖然超級焊料的能力上限仍在探索中，但未來的潛在應用很明顯。超級焊接可以取代電子系統中的傳統焊料，從微型便攜式電子設備到倉庫大小的數據中心，降低溫度可以顯著提高功率的密度和可靠性。傳統的焊料可以做的任何事情，超級焊料幾乎可以做得更好。

      雖然Shen對超級焊料的結果非常滿意，但他的工作尚未完成，他仍然看到了改進的空間。該材料導電的特性在某些應用中不希望的。因此，他的下一個目標是創造一種可以保持其導熱性，同時充當電絕緣體的新型超級焊料。

      經過四年的工作，幾乎沒有什么可以阻止他完善他的新材料。Shen也會一直堅持，直面挑戰。