Nieuwe koperlegering kan betrouwbaarheid van hoogwaardige elektrische systemen verbeteren

Een onderzoeksteam van Arizona State Universityheeft samen met nationale defensie- en academische instellingen een nieuwe koperlegering ontwikkeld die nuttig zou kunnen zijn voor thermische en structurele prestaties bij hoge temperaturen. De nanokristallijne Cu-3Ta-0,5Li-legering behoudt zijn sterkte en structuur bij temperaturen tot 800°C gedurende meer dan 10.000 uur voor betere prestaties dan conventionele koperlegeringen.

De belangrijkste vooruitgang ligt in de architectuur van de legering op nanoschaal. Door lithiumneerslag te introduceren in een tantaalrijke bilaag, was het team in staat om de interne structuur te stabiliseren, waardoor korrelverkalking en kruipvervorming werden voorkomen. Hierdoor behoudt het materiaal zijn vorm en sterkte, zelfs bij langdurige blootstelling aan hitte. De legering bereikt ook een vloeigrens van 1120 MPa bij kamertemperatuur, wat veel hoger is dan bestaande commerciële koperalternatieven.

Voor industrieën zoals computers, luchtvaart en defensie - waar het beheersen van hitte en mechanische spanning van cruciaal belang is - zou dit een geheel nieuwe materiaaloptie kunnen zijn. De stabiliteit van de legering onder zowel temperatuur als belasting maakt het een kandidaat voor gebruik in hoogwaardige warmtespreiders, sensoren of lichtgewicht structurele onderdelen in omgevingen met hoge druk.

Terwijl de huidige oplossingen vaak gebaseerd zijn op zwaardere superlegeringen op basis van nikkel, biedt het Cu-Ta-Li materiaal een alternatief met een lagere dichtheid en een vergelijkbare of betere thermische veerkracht. Het onderzoek werpt een goed licht op hoe stapsgewijze veranderingen op atomair niveau de prestaties kunnen verbeteren op manieren die relevant zijn voor zowel geavanceerde elektronica als industriële toepassingen.