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“无缝”塑料焊接成现实

2015/7/7 11:10:22 | 文章来源:本站  | 【大 小】 【打印】

    当工业界寻求生产甚至更小型的复杂塑料零部件时,就需要新的研究来使塑料中的焊缝≤10微米。直到最近,最小的激光焊缝宽度测量值可能在1020微米。然而,这已达到红外激光器的分辨率极限,不可能通过单独控制激光焦点光斑大小来实现更小的焊缝。

    近日,英国焊接研究所与剑桥大学卡文迪什实验室合作,将激光吸收器精确图样着色于塑料表面,来确定焊接位置,引起了塑料激光焊接最小焊缝的最新进展。经验证,使用激光吸收器防染材料的过程能对塑料进行连接形成接头。该项目团队研究采用电子束光刻来制作吸收器图样,使得焊缝宽度小于10 微米,采用模制方法建造了微电子电路。挑战是在微电子电路的边界同时生成微通道及红外吸收器痕迹,并密封通道。

    研究团队以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)热塑性塑料为基材,进行了尝试,遵循透射激光焊接的原理,在结合界面采用红外吸收性材料膜。采用电子束光刻将膜以可复制的方式模制到需要的分辨率,这样在焊接后就可以保留。采用大量样本,连接强度得到了认可。

    研究团队成功验证了一系列5微米通道及宽度为1微米的激光焊接接头。也对0.5微米的更小焊缝进行了验证,得出的结论是:制造分辨率低于1微米的高密度塑料结构件是可能的;可在焊缝线外无极端加热的区域实施焊接。