Если вы вообще знали, что керамику можно паять, то точно знали, что это возможно делать только в специальных печах, при очень высоких температурах и больших энергозатратах. Это больше не так.
Инженеры из двух университетов в Калифорнии разработали новый метод, который позволяет нагревать керамические материалы точечно и локально при помощи маломощного сверхбыстро пульсирующего лазера. Таким образом, обжигаемые края материала плавятся и спаиваются вместе.
Чтобы этого добиться, инженеры долго настраивали параметры лазера (время экспозиции, количество и длительность импульсов лазера) и сопоставляли их с прозрачностью керамического материала. При правильном сочетании энергия лазера сильно взаимодействует с керамикой, что позволяет выполнять сварку лазером малой мощности (менее 50 Вт) при комнатной температуре.
Кому это нужно?
Керамические материалы представляют большой интерес для разных производств, потому что они биосовместимые, чрезвычайно твёрдые и устойчивые к разрушающим воздействиям, что делает их идеальными для биомедицинских имплантатов и защитных кожухов для электроники. Но при существующих способах паяния керамики такие устройства не создать.
Керамику очень сложно паять, потому что для плавления ей нужны чрезвычайно высокие температуры, что подвергает весь материал экстремальным температурным перепадам, которые приводят к появлению трещин.
По словам авторов нового метода, на сегодняшний день нет никакого способа заключить или запечатать электронные компоненты в керамике, потому что для этого пришлось бы поместить всю сборку в печь, а это просто сожгло бы всю электронику напрочь.
Что с этим делать?
На практике, если внедрить новый метод в производство, то можно делать смартфоны, которые не царапаются и не ломаются, безметаллические кардиостимуляторы, электронику для космоса и других суровых условий.
Параллельно, наверняка, можно производить бытовые лазерные паяльники, заранее настроенные на те или иные типичные материалы. Тогда, может быть, разбить античную китайскую вазу будет уже не так страшно. А надёжно, крепче любого суперклея, раз и навсегда приклеить отколовшийся носик к любимому чайнику будет очень даже просто.
Технология проверена самым суровым образом. Инженеры впаяли тонкую керамическую пластину внутрь керамического кольца и проверили её при помощи вакуума. Такие тесты используются в промышленности для проверки надёжности соединений в электронных и оптоэлектронных девайсов. Спаянная керамическая конструкция без труда прошла тест. Так что не торопитесь выбрасывать разбитую посуду и керамические ножи.
Интересно? Ставьте лайк, смотрите другие материалы канала и подписывайтесь. И не забудьте поделиться статьёй в соцсетях!
