陶瓷焊接新方法：超快激光脈沖 —— 文章正文2019-08-27

從理論上講，陶瓷是包裝電子產(chǎn)品的絕佳材料。陶瓷質(zhì)地堅硬，還能隔熱阻電，在向體內(nèi)進行植入時，它還具備生物相容性。而一直面臨的問題，是將陶瓷進行熔合時往往需要很高的熱量，這樣一來就破壞電子元件。日前，研究人員開發(fā)出一種能在室溫下通過超快激光脈沖實現(xiàn)陶瓷焊接的新方法。

為了將它們鎖定為所需的形狀并使保持堅固，首先需要在爐中對陶瓷體進行燒制。在大多數(shù)情況下，這樣做是可行的，但是如果是用作電子屏蔽的話，效果就不會那么好。

該研究的第一作者Javier Garay指出：“當前沒有辦法將電子元件封裝或密封在陶瓷內(nèi)部，因為這么做的話，則必須要將整個組件放在火爐中，這樣無疑會燒壞整個電子元件?！?/P>

因此，來自加州大學圣地亞哥分校和加州大學河濱分校的科學家團隊提出了一個解決方案。熱量仍然是熔接陶瓷的必要條件，但研究人員并沒有將高熱量用于整個焊接件體，而是使用稱之為超快脈沖激光焊接的工藝，直接應用在縫合處。

Garay表示：“通過將能量集中在特定的地方，可以避免在整個陶瓷中設(shè)置溫度梯度，因此我們可以在不損壞它們的情況下對溫度敏感的材料進行包裝?！?/P>

之前也用過類似的超快激光脈沖來焊接通常不能很好地嚙合在一起的材料，例如將透明塑料或金屬焊接到玻璃等。而對于這個項目，UC研究人員對激光和陶瓷材料進行了調(diào)整，以找到最有效的參數(shù)集。陶瓷材料必須具備一定的透明度，團隊也必須找出正確的曝光時間以及激光脈沖的數(shù)量和持續(xù)時間，以獲得最佳焊接結(jié)果。

該研究的共同主要作者Guillermo Aguilar表示：“超高速脈沖的最有效點是在1兆赫茲的高重復頻率下的兩皮秒，以及中等總脈沖數(shù)。這樣才能使得熔體直徑最大化、材料燒蝕最小化以及恰好適合最佳焊接的定時冷卻。”

在相關(guān)實驗中，研究人員成功地將透明圓柱形帽焊接到了陶瓷管內(nèi)部。然后使用行業(yè)標準測試對其進行真空測試，發(fā)現(xiàn)確實能夠保持真空。

到目前為止，該技術(shù)僅用于2厘米（0.8英寸）以下的小型陶瓷部件，但該團隊計劃嘗試擴大規(guī)模，同時還計劃焊接不同的材料和形狀。