مهندسین دانشگاه های سن دیگو و ریورساید کالیفرنیا توانستند تکنولوژی جدیدی برای جوشکاری سرامیک توسعه دهند. آنها با استفاده از پالس های لیزر فوق سریع سطح مشترک دو قطعه سرامیکی را به منظور اتصال به یکدیگر ذوب کردند. گرمای مورد نیاز جوش تنها در سطح مشترک این دو قطعه ایجاد شده و بنابراین ذوب شدگی در مکان مورد نظر متمرکز شده است. محققین این روش را “جوشکاری با پالس های فوق سریع لیزری” نام گذاری کردند.
به منظور تحقق این رویکرد، محققین باید پارامترهای لیزری (زمان تابش، تعداد پالس های لیزری و پهنای پالس) و شفافیت مواد سرامیکی را بهینه کنند. با بهینه کردن این پارامترها انرژی لیزر به شدت درون سرامیک متمرکز شده و امکان جوش با مقادیر کم توان لیزر (کمتر از ۵۰ وات) و در دمای اتاق فراهم می شود.
آقای دکتر گیلرمو آگیلار[۱] بیان می کند که “نقطه مورد رضایت[۲]” برای پالس های فوق سریع، دو پیکوثانیه در نرخ تکرار یک گیگاهرتز است که شامل تعدادی پالس در هر ضربه است. به گفته او: “این کار سبب می شود قطر ناحیه ذوب شده بیشینه، کندوپاش ماده کمینه و زمان خنک سازی مناسب به منظور داشتن بهترین جوش ممکن شود.”
به گفته آقای دکتر جاویر گری[۳] با متمرکز کردن دقیق انرژی لیزر، می توان از ایجاد گرادیان دمایی در سرامیک جلوگیری کنند. این کار به محققین اجازه می دهد که مواد حساس به دما را بدون وارد آمدن آسیب، پوشش دهند.
[۱] Guillermo Aguilar
[۲] Sweet Spot
[۳] Javier E. Garay
به عنوان اثباتی بر این ایده، محققین یک کلاهک استوانه ای شفاف را درون یک تیوب سرامیکی جوش داده اند. آزمایشات نشان می دهد که جوشها به اندازه ای مستحکم هستند که می توانند خلأ را نگه دارند.
به گفته الیاس پنیلا[۱] پژوهشگر این پروژه: “آزمون خلأ انجام شده بر روی جوشها مشابه آزمون های بکار رفته در صنعت است تا مهر و موم مورد نیاز قطعات الکترونیکی و اپتوالکترونیکی تضمین شود.”
این محققین بیان کردند که تاکنون هیچ روشی برای پوشش دادن یا مهر و موم الماس های الکترونیکی درون سرامیک ها به این دلیل که نیاز است کل چینش درون کوره قرار بگیرد و این کار سبب سوزاندن قطعات الکترونیکی می شود، وجود نداشته است
[۱] Elias Penilla
فرآیند جوش لیزری با پالس های فوق سریع مدتهاست که برای جوش قطعات سرامیکی کوچک با ابعاد کمتر از دو سانتیمتر مورد استفاده قرار گرفته است. در آینده این تیم برنامه دارد تا این روش را برای ابعاد بزرگتر و همچنین انواع مواد با هندسه های مختلف بهینه کند. این رویکرد جدید می تواند در جوشکاری لیزری المانهای سرامیکی مورد استفاده در دستگاه ها در محیط های نامناسب و همچنین بسته های اپتوالکترونیکی و الکترونیکی که نیاز به شفافیت فرکانس رادیویی-مرئی دارند، به کار گرفته شوند.
این تحقیق در مجلهScience به چاپ رسیده است (https://doi.org/10.1126/science.aaw6699).
Source:
https://www.photonics.com/Article.aspx?AID=65067&fbclid=lwAR1OKJ_dXMTBAi2faW6NsDFWVG0G5OkCG2TOG9v1WuyG-yw-nu17-ZWuR44