Новая технология позволяет сваривать металл со стеклом

Традиционно «участниками» процесса сварки становятся близкие по свойствам материалы. К примеру, приварить пластик к стали до сих пор представляется проблематичным. Основная сложность сварки разных материалов заключается в разных температурах их плавления.

Благодаря новым технологиям можно сделать то, что раньше казалось попросту невозможным. Например, раньше люди не могли использовать сварку для объединения двух разных материалов, таких как металл и стекло. Проблема заключалась в разной температуре плавления и степени расширения в ответ на нагрев. Исследователи из Университета Хериота-Уатта в Шотландии придумали, как решить эту проблему — они намерены создать сварочное устройство, которое объединяет материалы при помощи сверхбыстрых лазерных импульсов. Эффективность этого метода уже доказана.

До сих пор, чтобы объединить стекло и разные металлы, люди были вынуждены использовать клей. Этот метод крайне неаккуратен — вещество может легко вытечь из краев места присоединения и держать материалы настолько слабо, что со временем они начинают спадать. Также следует учитывать состав клейких веществ — химические соединения могут снижать срок службы конечного продукта.

Новый метод сварки подразумевает под собой крепление материалов при помощи коротких лазерных импульсов с пикосекундной длительностью — по сравнению с секундой, это как секунда с по сравнению с 30 000 лет. Процесс происходит при максимально тесном контакте двух материалов — так на границе двух материалов площадью всего лишь в несколько микрон создаются крохотные пятна, которые и обеспечивают прочное сцепление.

Новая технология основана на использовании оптических материалов, к примеру, кварца, боросиликатного стекла и сапфира, которые можно сваривать с алюминием, нержавеющей сталью и титаном. Процесс стал возможен благодаря инфракрасному лазеру, излучающему импульсы с частотой в несколько пикосекунд.

Свариваемые детали накладываются друг на друга, после чего лазер фокусируется на них через оптический материал, создавая очень интенсивное пятно нагрева на границе между ними.

Надежность сцепления была проверена при температуре от -50 до +90 градусов Цельсия. На удивление исследователей, сварные швы остались неповрежденными, что говорит о том, что им самое время начать разработку нового поколения сварочных аппаратов. Технология найдет применение в постройке космических аппаратов, оптике и даже в медицине.