В РХТУ разработали сверхточную сварку стекла с металлом

Учебно-лабораторный корпус РХТУ им. Менделеева . Архивное фото

Ученые Российского химико-технологического университета (РХТУ) имени Менделеева разработали способ лазерной сварки разнородных материалов, например стекла с металлами, для применения в высокотехнологичных отраслях, сообщили РИА Новости в пресс-службе вуза. «»В связи с устойчивой тенденцией к миниатюризации оптических, аналитических и электронно-цифровых устройств одним из важных и перспективных направлений является применение фемтосекундных лазеров для соединения разнородных по свойствам деталей при производстве подобных устройств. Такой инновационный метод сварки был разработан на кафедре стекла и ситаллов РХТУ им. Менделеева», — говорится в сообщении.

Суть процесса заключается в фокусировке лазерного излучения в область микронного размера на границе двух соединяемых элементов, пояснили в пресс-службе. Это приводит к локальному разогреву материалов и их взаимной диффузии, что позволяет прочно соединять даже детали самых малых размеров из разных материалов.

Как рассказали в РХТУ, технологии прочного и надежного соединения прозрачных стекол и кристаллов друг с другом, а также с металлами представляют большой интерес при создании компонентов аэрокосмической техники, волоконных устройств, лазерных систем высокой мощности и устройств, работающих в высокотемпературных или химически агрессивных условиях.

Заведующий кафедрой химической технологии стекла и ситаллов РХТУ Владимир Сигаев рассказал, что ученым удалось продемонстрировать прочное соединение таких разнородных материалов, как кварцевое стекло и сплав железа и никеля, фосфатное стекло и магниевоалюмосиликатный ситалл, а также соединение двух кристаллов иттриево-алюминиевого граната.

«Несмотря на то, что коэффициенты теплового расширения отдельных компонентов отличались в сотни раз, была достигнута крайне высокая прочность соединения, а анализ химического состава сварных швов позволил обнаружить отчетливые признаки взаимной диффузии материалов, которая, в свою очередь, и позволяет обеспечить формирование такого прочного соединения», — приводит слова Сигаева пресс-служба.

Подобные способы соединения деталей с использованием стеклоприпоев, стеклоцементов и стеклокомпозиций широко применяются в вакуумной электронике. Причем последнее время наряду с тенденцией к миниатюризации производства происходит постоянное повышение требований к чистоте используемых материалов, рассказали в университете. Часто приходится напрямую соединять друг с другом детали крайне малого размера со значительно отличающимися температурными параметрами. В таких условиях применение ультракоротких лазерных импульсов иногда становится единственным способом соединения элементов.

Как напомнили в пресс-службе РХТУ, первые лазеры появились более 70 лет назад, и сегодня они применяются практически во всех сферах жизни – от медицины до фотоники. Считыватели штрих-кодов, принтеры, дальномеры и гироскопы работают с помощью лазеров. Лазерная техника постоянно развивается, а в течение последних двух десятилетий все более широкое применение получают лазеры ультракоротких импульсов, длительность излучения которых выражается в фемтосекундах. Одна фемтосекунда составляет всего одну миллионную миллиардной доли обычной секунды.

Особые свойства таких ультракоротких импульсов позволяют локально изменять структуру и свойства материалов путем воздействия не только на поверхность изделия, но и в объеме его внутренней структуры, приводя к возникновению новых свойств, не свойственных исходному материалу.