Способ лазерной сварки разнородных материалов, например, стекла и металла, разработали в Российском химико-технологическом университете (РХТУ) им. Д. И. Менделеева, 7 ноября сообщили в пресс-службе университета.

Как отметили в пресс-службе вуза, в связи с устойчивой тенденцией к миниатюризации оптических, аналитических и электронно-цифровых устройств применение фемтосекундных лазеров для соединения разнородных по свойствам деталей при производстве подобных устройств стало одним из важных и перспективных направлений.

На кафедре стекла и ситаллов РХТУ им. Менделеева был разработан инновационный метод лазерной сварки. Суть процесса заключается в фокусировке лазерного излучения на границе двух соединяемых материалов в область микронного размера.

В результате под воздействием лазера происходит локальный разогрев материалов и их взаимная диффузия, позволяющая прочно соединять детали даже самых малых размеров из различных материалов.

Технологии надежного и прочного соединения стекла и кристаллов друг с другом, а также с металлами представляют большой интерес для создания компонентов аэрокосмической техники, лазерных систем высокой мощности, волоконных устройств, а также изделий, работающих в химически агрессивных или высокотемпературных условиях, отметили в РХТУ.

Ученым удалось создать прочное соединение таких разнородных материалов, как кварцевое стекло и сплав железа с никелем, фосфатное стекло и магниевоалюмосиликатный ситалл, соединение двух кристаллов иттриево-алюминиевого граната, рассказал заведующий кафедрой химической технологии стекла и ситаллов РХТУ им. Менделеева Владмир Сигаев.

По словам Сигаева, в результате лазерной сварки «была достигнута крайне высокая прочность соединения», несмотря на различие в сотни раз коэффициентов теплового расширения отдельных свариваемых компонентов. При этом «анализ химического состава сварных швов позволил обнаружить отчетливые признаки взаимной диффузии материалов, которая, в свою очередь, и позволяет обеспечить формирование такого прочного соединения».

Как отметили в университете, в вакуумной электронике широко применяются способы соединения деталей с использованием стеклоприпоев, стеклоцементов и стеклокомпозиций. При этом, наряду с тенденцией к миниатюризации деталей, постоянно повышаются требования к чистоте используемых материалов.

Детали крайне малого размера часто приходится напрямую соединять друг с другом, несмотря на значительно отличающиеся температурные параметры. В таких случаях применение ультракоротких лазерных импульсов зачастую становится единственным способом соединения элементов.

Отметим, первые лазеры появились более 70 лет назад, а в настоящее время они применяются в самых разных сферах жизни — от медицины до фотоники. Лазерная техника постоянно развивается, при этом в последние годы всё шире стали применяться лазеры ультракоротких импульсов, длительность излучения которых выражается в фемтосекундах. 1 фемтосекунда составляет одну миллионную миллиардной доли секунды.