Das Herzstück, NanoFoil
® ist einfach die chemische Reaktion von Aluminium und Nickel, die nur darauf wartet, zu geschehen. Eine Menge Energie und eine Menge Wärme, die in Tausenden von abwechselnden Atomschichten gebunden sind. Jede Atomschicht aus Aluminium wartet nur auf die richtige Energie, um in die Nickelschicht einzudringen und sich zu verbinden - um bis zu 1250 Joule Energie pro Gramm Material und bis zu 1500 ºC (2730 ºF) freizusetzen.
Aber warum reagieren Nickel und Aluminium nicht einfach im wirklichen Leben? Und was noch wichtiger ist: Wie bringen wir die NanoFoil dazu, so zu reagieren, dass sie die Wärme genau dort abgibt, wo wir sie haben wollen?
Um die erste Frage zu beantworten, muss man auf die Grundlagen der Chemie und das Konzept der Aktivierungsenergie zurückgreifen. Die Aktivierungsenergie ist definiert als die Energie, die überwunden werden muss, damit eine chemische Reaktion stattfinden kann. Wenn Aluminium und Nickel im normalen Gebrauch miteinander in Berührung kommen, reagieren sie nicht, und das ist auch gut so. Stellen Sie sich vor, Ihr nickelbeschichtetes Nickel würde mit Ihrer Aluminium-Geldklammer in Ihrer Tasche reagieren... heiß! Die Aktivierungsenergie der Reaktion ist zu hoch, um diese Reaktion auf natürliche Weise zu fördern. '
Es gibt mehrere Möglichkeiten, diese Aktivierungsenergie zu verringern. Die gängigste ist die Verwendung eines Katalysators, d. h. eines Stoffes, der den Übergangszustand verändert und damit die Aktivierungsenergie der Reaktion senkt. Im Fall der NanoFoil haben wir anstelle eines chemischen Modifikators einen physikalischen Modifikator, die Oberfläche, genutzt. Indem wir die Aluminium- und Nickelatome hauchdünn und sehr präzise schichten, nutzen wir die vergrößerte Oberfläche, um die Aktivierungsenergie zu verringern, die zum Starten der Reaktion erforderlich ist... bei den meisten Demos verwenden wir nur eine 9-Volt-Batterie! Die zweite Frage wird häufig von Indium-Ingenieuren gestellt und ist einen genaueren Blick wert! Wie wird die NanoFoil aktiviert/imprägniert?
Der Grund, warum ich den Begriff "Aktivierung" anstelle von "Zündung" verwende, ist, dass eine Zündung den Beginn einer anhaltenden Verbrennung impliziert, während die NanoFoil eine Reaktion ist, die weniger als eine Millisekunde dauert und nur eine Aktivierung erfordert.
Die Reaktion beginnt mit 250 ºC lokalisierter Hitze oder einer sehr lokalisierten Form von Energie. Der Trick besteht darin, eine sehr konzentrierte Form von Energie mit der NanoFoil in Kontakt zu bringen. Das Berühren der NanoFoil mit der Spitze eines 250 ºC heißen Widerstandslötkolbens aktiviert die NanoFoil viel eher als das Werfen der NanoFoil auf eine auf 250 ºC erhitzte Heizplatte. Im Allgemeinen gibt es drei Arten von Energie, die man in die Folie einbringen kann, um sie zu aktivieren.
- Mechanische Energie
- Thermische Energie
- Elektrische Energie
Mechanische Energie - Im Falle von mechanischer Energie könnte die NanoFoil beim Aufprall auf Beton oder eine harte Oberfläche aktiviert werden, WENN sie auf ihrer Kante landet und die gesamte Aufprallenergie auf die Ecke konzentriert wird. Im Allgemeinen wird die NanoFoil nicht durch den Aufprall ausgelöst, aber die Reibung zwischen der NanoFoil und sich selbst, in Form einer kleinen Scherbe, hat genug Energie erzeugt, um die NanoFoil zu aktivieren.
Thermische Energie - Im Falle von thermischer Energie, wie oben beschrieben, wird eine konzentrierte Menge von 250C Hitze die NanoFoil aktivieren. Im Falle der ohmschen Erwärmung, die wir in den Demos durch Kurzschließen der Kabel einer Batterie durchführen, muss der Strom 100-120 Ampere für einen 15um-Kontaktdurchmesser und 250-300 Ampere für einen 300µm-Kontaktdurchmesser betragen. Ein heißer Faden oder eine Flamme, wie z.B. ein Feuerzeug, aktiviert ebenfalls die NanoFoil.
Elektrische Energie - In diesem Fall wird die NanoFoil durch einen Funken aktiviert, aber es geht um die Konzentration der Leistung bzw. die Leistungsdichte. Bei einem kurzzeitigen Punktkontakt mit einer elektrischen Sonde reichen 10 Ampere und 5 Volt aus, solange es sich um einen PUNKTkontakt handelt. Die Folie kann über eine spezielle Leiterbahn auf einer Platine aus der Ferne aktiviert werden, was einen Test erfordert, um die Energiemenge zu bestimmen, die über die Entfernung der Leiterbahn übertragen wird.
In meinem nächsten Blogbeitrag werde ich über die Laserzündung, die ESD-Empfindlichkeit und einige der von Indium entwickelten Tools zur Kontrolle der Aktivierung sprechen.
