УЛЬТРАФАСТ-ЛАЗЕРЫ СВАРОЧНОЙ КЕРАМИКИ ВМЕСТЕ

0
556
views

Теоретически керамика является отличным материалом для электроники. Они жесткие, они изолируют от электричества, защищают от жары, а в случае имплантатов в теле они биосовместимы. Проблема заключается в том, что для сплавления керамики требуется высокая температура, которая может разрушить электронные компоненты. Теперь исследователи разработали новый способ сварки керамики при комнатной температуре с использованием сверхбыстрых лазерных импульсов.

Чтобы зафиксировать их в нужной форме и сделать их крепкими и прочными, керамические предметы сначала обжигают в печи. Это хорошо во многих случаях, но это не так хорошо работает, если они сделаны как защита для электроники.

«В настоящее время нет способа заключить или запечатать электронные компоненты внутри керамики, потому что вам придется поместить весь узел в печь, что приведет к сжиганию электроники», — говорит Хавьер Гарай, старший автор исследования.

Поэтому команда, включающая ученых из Сан-Диего и Калифорнийского университета, пришла к решению. Тепло все еще необходимо для соединения керамических кусочков, но вместо того, чтобы применять его ко всему объекту, исследователи сфокусировали его на швах, используя процесс, который они называют сверхбыстрой импульсной лазерной сваркой.

«Фокусируя энергию именно там, где нам нужно, мы избегаем установки температурных градиентов по всей керамике, поэтому мы можем заключать в кожух чувствительные к температуре материалы, не повреждая их», — говорит Гарай.

Подобные сверхбыстрые лазерные импульсы использовались ранее для сварки материалов, которые обычно плохо сцепляются друг с другом, таких как прозрачный пластик или металл со стеклом.

Для этого проекта исследователи Калифорнии настроили лазер и керамический материал, чтобы найти набор параметров, который работал лучше всего. Керамика должна была быть правильной прозрачности, и команда должна была определить правильное время экспозиции, а также количество и длительность лазерных импульсов, которые дали наилучшие результаты.

«Лучшее место для сверхбыстрых импульсов составляло две пикосекунды при высокой частоте повторения импульсов в один мегагерц вместе с умеренным общим количеством импульсов», — говорит Гильермо Агилар, со-ведущий автор исследования. «Это максимально увеличило диаметр расплава, минимизировало абляцию материала и синхронизировало охлаждение как раз для наилучшего сварного шва».

В экспериментах исследователям удалось успешно приварить прозрачную цилиндрическую крышку к внутренней части керамической трубки. Затем он был испытан на прочность в вакууме, с использованием стандартных отраслевых испытаний, и было установлено, что он способен удерживать вакуум.

До сих пор этот метод использовался только на небольших керамических деталях, толщиной менее 2 см (0,8 дюйма), но команда планирует попробовать расширить его и экспериментировать с различными материалами и формами.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here