En esencia, NanoFoil
® es simplemente la reacción química del aluminio y el níquel a punto de producirse. Mucha energía y mucho calor en miles de capas alternas de átomos. Cada capa atómica de aluminio está esperando la energía justa para pasar a la capa de níquel y combinarse, para liberar hasta 1250 julios de energía por gramo de material y hasta 1500ºC (2730ºF).
Pero, ¿por qué el níquel y el aluminio no reaccionan en la vida real? Y lo que es más importante, ¿cómo hacemos que la NanoFoil reaccione para liberar calor precisamente donde queremos?
La primera pregunta se responde volviendo a la química básica y a un concepto llamado energía de activación. La energía de activación se define como la energía que debe superarse para que se produzca una reacción química. En el uso habitual, cuando el aluminio y el níquel entran en contacto no reaccionan, y esto es bueno. Imagínese que el níquel que lleva en el bolsillo reaccionara con el clip de aluminio para billetes... ¡caliente! La energía de activación de la reacción es demasiado alta para promover esta reacción de forma natural. '
Hay varias formas de reducir esta energía de activación, la más común es a través de un catalizador, que es una sustancia que modifica el estado de transición que, a su vez, reduce la energía de activación de la reacción. En el caso del NanoFoil, en lugar de un modificador químico hemos aprovechado un modificador físico, la superficie. Al estratificar los átomos de aluminio y níquel muy finamente y con un método muy preciso, confiamos en el aumento de la superficie para disminuir la energía de activación necesaria para iniciar la reacción... ¡en la mayoría de las demostraciones utilizamos sólo una pila de 9 voltios! La segunda pregunta es frecuente entre los ingenieros de Indium y merece la pena analizarla en profundidad. ¿Cómo se activa la NanoFoil?
La razón por la que utilizaré el término "activación" en lugar de "ignición" es que la ignición implica el inicio de una combustión sostenida, mientras que la NanoFoil es una reacción que dura menos de un milisegundo y sólo requiere activación.
La reacción comenzará con 250ºC de calor localizado, o una forma muy localizada de energía. El truco está en conseguir que una forma muy concentrada de energía entre en contacto con la NanoFoil. Tocar la NanoFoil con la punta de un soldador de resistencia que esté a 250ºC es mucho más probable que active la NanoFoil que tirar la NanoFoil sobre una placa caliente que se haya calentado a 250ºC. En general, hay tres tipos de energía que se pueden poner en la NanoFoil para activarla.
- Energía mecánica
- Energía térmica
- Energía eléctrica
Energía mecánica - En el caso de la energía mecánica, dejar caer la NanoFoil sobre una superficie de hormigón o dura podría activarla SI aterriza sobre su borde y toda la energía del impacto se concentra en la esquina. Generalmente, la NanoFoil no se dispara con el contacto, pero la fricción entre la NanoFoil y ella misma, en forma de una pequeña esquirla, ha producido suficiente energía para activar la NanoFoil.
Energía térmica - En el caso de la energía térmica, como se ha comentado anteriormente, una cantidad concentrada de calor de 250C activará la NanoFoil. En el caso del calentamiento óhmico, que es lo que hacemos en las demostraciones, cortocircuitando los cables de una batería, la corriente debe ser de 100-120Amps para un diámetro de contacto de 15um, y de 250-300 Amps para un diámetro de contacto de 300µm. Un filamento o llama caliente, como un mechero, también activará la NanoFoil.
Energía eléctrica - En este caso, una chispa activará la NanoFoil, pero se trata de concentración de potencia, o densidad de potencia. Con un contacto puntual momentáneo de una sonda eléctrica, 10 amperios y 5 voltios son suficientes siempre que se trate de un contacto puntual. La lámina puede activarse a distancia mediante el uso de una traza dedicada en una placa, y esto requiere pruebas para determinar la cantidad de energía que recorrerá la distancia de la traza.
En la próxima entrada de mi blog hablaré sobre la ignición láser, la sensibilidad ESD y algunas de las herramientas que Indium ha desarrollado para controlar la activación.
