美國加州大學聖地亞(ya) 哥分校的研究人員已經使用超快激光成功地將陶瓷焊接在一起，焊接陶瓷通常需要熔池達到極端溫度。這項新技術在2019年8月份的《科學》雜誌上發表，在相應的環境條件下工作，使用的激光功率小於(yu) 50瓦。它能使陶瓷材料熔化並熔合，同時不會(hui) 導致開裂，因為(wei) 涉及到極端的溫度變化，所以開裂是陶瓷與(yu) 熔爐焊接時經常遇到的問題。

陶瓷材料因其具有生物相容性、極高的硬度和抗破碎性，成為(wei) 生物醫學植入物和電子產(chan) 品保護外殼的理想材料而受到多個(ge) 行業(ye) 的極大關(guan) 注。然而，目前的陶瓷焊接工藝不利於(yu) 上述器件的製造。

加州大學聖地亞(ya) 哥分校的JavierGaray教授與(yu) 加州大學河濱分校的GuillermoAguilar教授合作領導了這項工作，JavierGaray教授解釋道，“目前還沒有辦法將電子元件封裝或密封在陶瓷內(nei) 部，因為(wei) 傳(chuan) 統工藝必須將整個(ge) 組裝件放入熔池中，最終導致電子元件燒毀。”

本項目研究人員使用的技術是通過超快激光產(chan) 生一係列超短激光脈衝(chong) ，使用這些脈衝(chong) 瞄準兩(liang) 個(ge) 陶瓷部件之間的界麵，使熱量僅(jin) 在界麵處積聚並隻讓局部熔化。這種方法被稱為(wei) “超快脈衝(chong) 激光焊接”。

為(wei) 了讓陶瓷焊接成功，研究人員必須優(you) 化以下兩(liang) 個(ge) 方麵：激光參數（曝光時間、激光脈衝(chong) 數量和脈衝(chong) 持續時間）和陶瓷材料的透明度。通過正確的組合，激光能量與(yu) 陶瓷強烈耦合，從(cong) 而實現在室溫下使用低激光功率（小於(yu) 50瓦）進行焊接。

“超快脈衝(chong) 的最佳點是在1兆赫的高重複頻率下的2皮秒，同時脈衝(chong) 總數適中，”Aguilar表示，“這使熔化直徑最大化，材料燒蝕最小化，定時冷卻正好達到最佳焊接效果。”Garay補充說到：“通過將能量集中在我們(men) 想要的地方，可以避免整個(ge) 陶瓷中劇烈溫度變化的過程，這樣就可以在不損壞對溫度敏感材料的情況下將其包裹起來。”

作為(wei) 證明，研究人員在陶瓷管的內(nei) 部焊接了一個(ge) 透明的圓柱形蓋，通過測試確認焊接的強度足以保持真空。到目前為(wei) 止，這項新技術僅(jin) 用於(yu) 焊接尺寸小於(yu) 2厘米的小型陶瓷零件，但未來他們(men) 計劃研究涉及優(you) 化更大尺寸、不同類型材料和幾何形狀的方法。