激光熔接陶瓷与聚合物的新型科技

    尖端的技术              工业制造通常采用不同的连接技术来接合聚合物和陶瓷部件，比如，粘接或机械连接技术。在工业生产中常常会用到粘合剂，来粘合不同的物体，**后能对缝合口起到很好的密合作用。这项技术的缺点之一就是它额外采用了化学物质用作粘合材料，对**终系统的功能带来了不必要的影响，比如生物医学反应。使用单芯片实验系统或生物医学系统的科学家对利用光学方式从外部监控内部状况很感兴趣，他们通常会用粘合剂在陶瓷体上安装一个透明窗口，以便观察内部情况。长期来看，许多这样的粘合接口不够稳定和牢固，经常会发生窗体剥落或泄漏的情况。              机械连接一般用到螺丝钉、夹钳或类似的工具，为连接陶瓷和聚合物提供了另一种选择。在这种情况下，像孔或卡口之类的地方需要同时考虑两个被连接部件，增加了工作量。此外还需要配备密封垫圈，用来完成聚合物和陶瓷部件之间不漏液、不漏气的无缝装配。              激光焊接是另一种被业内认可的聚合物部件焊接工艺，需要熔接的两部分由相似的热塑性聚合物组成。激光束能量穿越**熔接部件后被第二个吸收，加之外在的压力，能让两个部件紧紧连在一起，形成有力的接点。被吸收的激光能量使接触区域内的部件熔化并结合。在连接区域固化之后，表现出和基底材料同样的属性。              新颖的熔接技术              由德国弗劳恩霍夫材料和光束技术研究所开发的新技术，能直接、牢固的焊接陶瓷和聚合物。乍看起来，直接熔接两种截然不同熔点的物体似乎是很困难的。普通的热塑性聚合物熔点在250 ℃以下，热分解的话需要超过400 ℃的高温。相比之下，陶瓷的熔点却在1000 ℃以上。这两种材料大相径庭的受热及物理表现对这种熔接技术构成了挑战。

   图1、新熔接工艺的原理               这种新颖的熔接技术的基本理念（见图1），就是通过部分熔化聚合物，将其推入坚固的陶瓷材料表面中孔洞和凹凸不平的地方。熔接过程分为两个步骤：表面改性，通过激光辐射进行热连接。