Лазерная "шаровая молния" впервые сварила металл и стекло

Британские ученые обещают переворот в промышленности: клей, прокладки и прочие ухищрения скоро будут не нужны. Они решили проблему сварки материалов с разной температурой плавления и параметрами расширения при нагревании.

Особая методика лазерной сварки доказала свою эффективность для целого ряда капризных или хрупких материалов — кварца, боросиликатного стекла и сапфира. Сайт Университета Херота-Уатта в пресс-релизе о работе ученых называет результат «прорывом для промышленности».

Лазерные «шаровые молнии» успешно спаяли несколько разновидностей стекла воедино с тремя популярными металлами: алюминием, титаном и нержавеющей сталью.

Профессор Дункан Хэнд говорит, что это открывает новую страницу в гибкости дизайна и изготовления почти всего, что нас окружает — начиная с многослойных дисплеев смартфонов.

Исторически сварить разноплановые материалы было невероятно сложно, ведь они с разной интенсивностью реагируют на нагревание. Например, стекло на стыке с металлом крошится. А использование клея или прокладок в месте соединения снижает его прочность, устойчивость к внешним воздействиям и срок службы.

Хэнд говорит, что прочность своей сварки подтверждал при температурах от минус 50 до 90 градусов Цельсия.

Вот как работает его методика. На первом этапе на поверхности металла формируются специальные бороздки.

А сварку производят с помощью лазера прямо сквозь стекло. «Процесс основан на сверхбыстрых лазерных импульсах — в несколько пикосекунд. Одна пикосекунда так же соотносится с секундой, как секунда и 30 тысяч лет», — объясняет Хэнд.

Сфокусированный лазер создает место нагрева на площади в несколько микронов: «Там формируется микроплазма, словно крошечная шаровая молния, и появляется концентрированная область расплава».

Сейчас в сотрудничестве с двумя компаниями, специализирующимися на разработке лазеров — Oxford Lasers и Coherent Scotland — в университете работают над созданием прототипа «сварочного аппарата» для ознакомления заинтересованных в этом клиентов.