Ny teknisk kopparlegering kan förbättra tillförlitligheten hos högpresterande elektriska system

Ett forskarlag från Arizona State Universityhar tillsammans med nationella försvars- och akademiska institutioner utvecklat en ny kopparlegering som kan visa sig användbar för termisk och strukturell prestanda i högtemperaturmiljöer. Den nanokristallina Cu-3Ta-0,5Li-legeringen bibehåller sin styrka och struktur vid temperaturer upp till 800°C i över 10.000 timmar, vilket ger bättre prestanda än konventionella kopparlegeringar.

Det viktigaste framsteget ligger i legeringens arkitektur i nanoskala. Genom att införa litiumutfällningar i ett tantalrikt dubbelskikt kunde teamet stabilisera den inre strukturen, vilket förhindrar korngrovning och krypdeformation. Detta gör att materialet behåller sin form och styrka även under långvarig värmeexponering. Legeringen uppnår också en sträckgräns på 1120 MPa vid rumstemperatur, vilket är mycket högre än befintliga kommersiella kopparalternativ.

För branscher som databehandling, flyg och försvar - där det är avgörande att kunna hantera värme och mekanisk stress - kan detta vara ett helt nytt materialalternativ. Legeringens stabilitet under både temperatur och belastning gör den till en kandidat för användning i högpresterande värmespridare, sensorer eller lätta strukturella komponenter i miljöer med höga påfrestningar.

Medan nuvarande lösningar ofta bygger på tyngre nickelbaserade superlegeringar, utgör Cu-Ta-Li-materialet ett alternativ med lägre densitet och liknande eller bättre termisk motståndskraft. Forskningen belyser på ett bra sätt hur stegvisa förändringar på atomnivå kan förbättra prestandan på sätt som är relevanta för både avancerad elektronik och industriella tillämpningar.