By Керамічні матеріали є твердими та витривалими – вони стійкіші до подряпин, ніж скло, і витримують високі температури краще, ніж більшість металів. Вони можуть служити для ізоляції електронних пристроїв, що мають функціонувати в складних умовах, наприклад – у космічному просторі або всередині людського тіла. Тим не менше, саме ці переваги кераміки є джерелом труднощів під час її спаювання. Про це пише Софі Бушвік у журналі Scientific American.
З’єднання двох шматків кераміки швом, який не пропускає повітря, вимагає розігрівання матеріалу приблизно до 2000°C, що зазвичай спричиняє знищення розташованої всередині електроніки. Однак нещодавно дослідники винайшли технологію спаювання за допомогою точкового розігрівання поверхні кераміки лазером і минулого року описали її в серпневому номері Science.
Лазери використовували вже й раніше для спаювання скла: місце з’єднання розплавляли спеціально підібраним лазерним пучком, який пульсував із частотою більйон разів на секунду. Однак кераміка, на відміну від скла, відбиває світло, а не поглинає його. “Коли ми думаємо про кераміку, то нам на гадку приходять горнятко або тарілка”, – каже керівник цих досліджень Хав’єр Е. Гарай, спеціаліст із механічної та аерокосмічної інженерії в Каліфорнійському університеті, що в Сан-Дієго. Такі предмети є непрозорими, оскільки їхній матеріал містить мікроскопічні пори, на яких світло розпорошується – пояснює Гарай. Завдяки зміні технології виробництва, що полягає в зменшенні розміру й кількості пор, яку запропонував матеріалознавець Робер Гоблє ще 60 років тому, виготовлений із кераміки предмет може поглинати світло чи навіть бути майже прозорим.
З використанням прозорої версії звичайної кераміки та техніки, наближеної до тої, що застосовується для спаювання скла, дослідники змогли поєднати циліндричні посудини. Отриманий шов був настільки щільним, що майже не пропускав повітря. Він є придатним для використання у космічному просторі, адже може утримувати вакуум всередині посудини. Оскільки ці керамічні матеріали не входять в реакцію з живою тканиною, з них також можна виготовляти ізоляцію для електронних пристроїв, які вживляються в людське тіло.
“Це величезне досягнення інженерії”, – каже Гіманшу Джайн, матеріалознавець із Ліхайського університету, який не брав участі у цих дослідженнях. Хоч вже й раніше плавили кераміку за допомогою лазера, зазначає він, вперше лазерний пучок прислужився для спаювання керамічних елементів. “Найважче – це отримати доказ правильності загальної концепції, – продовжує він. – Тепер можна перейти до подробиць і науково пояснити, чому і як саме ця техніка діє – і це те, що ще доведеться зробити”.
