科學家們利用超快激光系統(tǒng)成功地將光學材料（如石英、硼硅酸鹽玻璃甚至藍寶石）焊接到金屬上，包括鋁、鈦和不銹鋼。

這一新工藝由蘇格蘭愛丁堡赫瑞瓦特大學開發(fā)，可直接應用于航空航天、國防、光學技術和醫(yī)療保健領域。

玻璃和金屬等不同材料由于其不同的熱性能而很難焊接在一起，因為高溫和高度不同的熱膨脹會導致玻璃破碎。

雖然目前涉及玻璃和金屬的設備和產(chǎn)品通常使用粘合劑粘合在一起，但這些都很難應用，并且部件可能隨著時間的推移逐漸移動。釋氣也可能是一個問題，因為粘合劑中的有機化學物質(zhì)逐漸釋放會導致產(chǎn)品的使用壽命縮短。

相比使用粘合劑，赫瑞瓦特（Heriot-Watt）大學的科學家的工藝方案則是使用皮秒激光在材料的螺旋軌道上提供超短脈沖的紅外光，形成將它們?nèi)诤显谝黄鸬暮缚p（見下圖）。

超短激光脈沖可用于在玻璃和金屬之間的界面處產(chǎn)生螺旋焊縫（左），使它們能夠熔合在一起（底部中間）。圖片：赫瑞瓦特大學

位于赫瑞瓦特的五所大學EPSRC激光生產(chǎn)工藝創(chuàng)新制造中心（CIM-Laser）主任Duncan Hand教授解釋了這一工藝過程：“待焊接零件緊密接觸，然后激光通過光學材料聚焦，在兩種材料之間的界面處提供非常小且高強度的光斑（我們在幾微米寬的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)了兆瓦峰值功率）。這會在材料內(nèi)部形成一個像微小的閃電球一樣的微等離子體，周圍環(huán)繞著一個高度受限的熔化區(qū)域?！?/span>

焊接完成后，焊縫在-50℃至90℃的溫度下進行測試并仍保持完好，向科學家們證明了它們足夠堅固以應對極端條件。

“能夠?qū)⒉ＡШ徒饘俸附釉谝黄饘⑹侵圃旌驮O計靈活性的一大進步，”Hand教授評論道。

這里可以清楚地看到螺旋焊縫在玻璃和金屬之間的界面處。圖片：赫瑞瓦特大學

Hand教授和他的團隊正與包括激光公司Oxford Lasers和Coherent Scotland在內(nèi)的財團以及終端用戶Leonardo和Gooch＆Housego合作，為新的激光加工系統(tǒng)開發(fā)原型并使其更接近商業(yè)化。另外兩個合作伙伴Glass Technology Services和CPI提供額外的商業(yè)化途徑，其中包括OLED設備的包裝。

該項目由創(chuàng)新英國（Innovate UK）、赫瑞瓦特大學和其他行業(yè)合作伙伴提供資金。