Pametni telefoni otporni na ogrebotine i udare, elektronika za svemir i slično… Sve ovo bi moglo biti moguće zahvaljujući novoj tehnologiji zavarivanja keramike. Proces djeluje u ambijentalnim uslovima i koristi snagu lasera manju od 50 W, što ga čini praktičnijim od trenutnih metoda zavarivanja keramike koje zahtijevaju zagrijavanje dijelova u peći.
U postupku se koristi ultra brzi impulsni laser za topljenje keramičkih materijala uz liniju površine koja se spaja. Djeluje u ambijentalnim uvjetima i koristi manje od 50 W snage lasera, što ga čini praktičnijim od trenutnih metoda zavarivanja keramike kojima je potrebno grijanje dijelova u peći.
Keramika je u osnovi zahtjevna za zavarivanje u svakom s mislu, jer su potrebne ekstremno visoke temperature da bi se rastopila. Izlaže se ekstremnim temperaturnim gradijentima koji uzrokuju pucanje.
Keramički materijali od velikog su interesa jer su biokompatibilni, izuzetno čvrsti i otporni na drobljenje, što ih čini idealnim za biomedicinske implantate i zaštitne navlake za elektroniku. Međutim, trenutni postupci zavarivanja keramike nisu pogodni za izradu takvih uređaja. Trenutno nema načina da se elektronički dijelovi ugrade ili zapečate unutar keramike jer biste morali cijeli sklop staviti u peć, što bi na kraju uništilo elektroniku.
Rješenje koje je ponudio tim istraživača je niz kratkih laserskih impulsa duž površine dva keramička dijela kako bi se toplina nakupljala samo na sučelju i uzrokovala lokalizirano topljenje. Ovu metodu nazivaju ultrabrzim pulsnim laserskim zavarivanjem. Da bi to uspjeli, istraživači su morali optimizirati dva aspekta: laserske parametre (vrijeme ekspozicije, broj laserskih impulsa i trajanje impulsa) i prozirnost keramičkog materijala. S pravom kombinacijom, energija lasera snažno se spaja s keramikom, omogućavajući izradu spoja pomoću niske snage lasera (manje od 50 vata) na sobnoj temperaturi. Mjesto ultrabrzih impulsa bilo je dvije pikosekunde pri brzini ponavljanja od jednog megaherca, zajedno s umjerenim ukupnim brojem impulsa. To je maksimiziralo promjer taljenja, svelo na minimum ablaciju materijala i vremensko hlađenje za najbolje moguće zavarivanje.
Usmjeravanje energije na tačno određeno mjesto, izbjegava postavljanje gradijenata temperature kroz keramiku, tako da se mogu obuhvatiti temperaturno osjetljivi materijali bez oštećenja. Kao dokaz koncepta, istraživači su zavarili prozirni cilindrični poklopac na unutrašnjost keramičke cijevi. Ispitivanja su pokazala da su varovi dovoljno snažni da zadržavaju vakuum.
Vakuum testovi koji su korišteni na spojevima isti su testovi koji se koriste u industriji za provjeru brtvila na elektroničkim i optoelektronskim uređajima.
Postupak se do sada koristio samo za zavarivanje malih keramičkih dijelova veličine manje od dva centimetra. Budući planovi uključivat će optimizaciju metode za veće skale, kao i za različite vrste materijala i geometrija.
m-Kvadrat
