陶瓷堅硬耐用;它們比玻璃更耐刮擦,比大多數金屬更能承受高溫。它們可以保護電子裝置免受太空或人體中惡劣環境的影響——但其自身的韌性使其難以操作。要用氣密密封連線兩塊陶瓷板,需要將它們加熱到約 2,000 攝氏度,這通常會損壞嵌入式電子元件。然而,現在研究人員開發了一種焊接技術,可以使用雷射對陶瓷進行點加熱,這在 8 月份的《科學》雜誌中有所描述。
雷射已經可以熔合玻璃:每秒脈衝約一萬億次的特殊調諧光束可以熔化目標點。但與玻璃不同,陶瓷會散射這種光而不是吸收它。“當您想到陶瓷時,您會想到咖啡杯或碗,”加州大學聖地亞哥分校機械與航空航天工程師、首席研究員哈維爾·E·加雷說。加雷解釋說,這些物品是不透明的,因為它們包含微小的散射光線的孔隙。陶瓷科學家羅伯特·科布林在 60 年前率先提出的想法,調整製造工藝以減少孔隙的大小和數量,可以使材料變得半透明或透明。
研究人員使用透明版本的常用陶瓷和類似於玻璃雷射技術,成功焊接了圓柱形容器。由此產生的接縫足夠緊密,可以保持真空狀態,空氣洩漏很少,使其有資格用於太空等惡劣環境。由於這些陶瓷不與活體組織發生反應,它們還可以包裹植入人體的電子裝置。
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利哈伊大學的材料科學家希曼舒·賈恩說:“這是一項重大的工程成就”,他沒有參與這項新研究。他指出,儘管之前的研究已經使用雷射熔化陶瓷,但這是雷射首次將陶瓷碎片焊接在一起。“最難的部分是獲得原理驗證,”他說。“現在,要深入瞭解其背後的科學原理,它為什麼有效以及如何有效——所有這些事情還有待完成。”
