傳統上,焊接僅限于具有相似特性的材料,因此即使將鋁和鋼焊接在一起也很難。但是現在,赫瑞-瓦特大學(Heriot-Watt Uniersity)的科學家聲稱采用了一種突破性方法,可以將玻璃和金屬等材料焊接在一起,這要歸功于超快激光脈沖。
目前的技術無法很好地將金屬和玻璃焊接在一起。它們需要不同的溫度來融化,并且它們響應于熱量而不同地膨脹。還有其他制造方法可以讓它們粘在一起,但是效果并不理想。
“能夠將玻璃和金屬焊接在一起將是制造和設計靈活性的一大進步,”EPSRC激光生產工藝創新制造中心主任Duncan Hand說道,該中心開發了這項新技術。“目前,涉及玻璃和金屬的設備和產品通常由粘合劑粘在一起,粘合劑應用起來很麻煩,零件會逐漸松動或移動。釋氣也是一個問題 - 粘合劑中的有機化學物質逐漸釋放出來可能導致產品壽命縮短。”
這項新技術適用于光學材料,如石英、硼硅酸鹽玻璃和藍寶石,現在可焊接到鋁、不銹鋼和鈦等金屬上。這個過程的關鍵是一個紅外激光器,可以在幾皮秒的范圍內發射脈沖。
“要焊接的部件緊密接觸,激光通過光學材料聚焦,在兩種材料之間的界面處提供非常小且高強度的光點 - 我們在幾微米的面積上實現了兆瓦的峰值功率,”Duncan Hand解釋道。“這會在材料內部形成一個像微小閃電球一樣的微等離子體,周圍環繞著高度密閉的熔化區域。我們在-50°C至90°C(-58°F至194°F)的溫度下測試了焊縫。焊縫保持完好,因此我們知道它們足夠堅固,可以應對極端條件。“
該團隊正在與專家合作開發激光加工原型系統,因此該方法可以商業化用于制造業。