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Aucun four nécessaire: les ingénieurs créent un laser capable de souder facilement la céramique ensemble

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Nous vivons dans un monde céramique. La céramique est partout, même dans le monde de l'ingénierie. La propriété la plus importante et la plus générale des céramiques est qu'elles sont réfractaires. Qu'est-ce que ça veut dire? Ce sont des matériaux «rugueux» qui subiront de grandes quantités d'abus dans un large éventail de situations. Vous ne nous croyez pas?

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Les carreaux de céramique sont utilisés pour les navettes spatiales. Le composite est capable de résister à des températures énormes et a même été utilisé pour protéger les zones de la navette spatiale qui s'élèveraient au-dessus 1 260 ° C. Les céramiques ont des points de fusion élevés, une grande dureté et résistance, une durabilité énorme et une grande inertie chimique. Alors pourquoi ne pas les utiliser tout le temps?

Le processus de soudage des céramiques ensemble a traditionnellement été difficile car elles ont besoin de températures élevées pour fondre qui à leur tour peuvent les exposer à «des gradients de température extrêmes qui provoquent des fissures». Cependant, des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego et de l'Université de Californie à Riverside ont trouvé une solution à ce problème.

Utilisation de lasers sur la céramique

Publié dans une étude trouvée dans la revue scientifique, Science, les ingénieurs des deux équipes ont développé un laser pulsé ultra-rapide qui peut être utilisé pour fondre des matériaux céramiques ensemble, en les fusionnant ensemble. Qu'est-ce qui rend cela si spécial? En plus de ne pas avoir besoin d'un four, le nouveau procédé laser fonctionne dans des conditions ambiantes et utilise moins de 50 watts de puissance laser.

Comme mentionné ci-dessus, les céramiques sont d'un grand intérêt et ont une multitude d'applications. Dans l'étude, les chercheurs discutent de l'utilisation de la céramique pour les implants biomédicaux et comme enveloppes de protection dans l'électronique. En bref, vous pouvez créer des appareils mobiles intelligents résistants aux rayures, des stimulateurs cardiaques sans métal et des appareils électroniques pour les voyages dans l'espace.

«À l'heure actuelle, il n'y a aucun moyen d'enfermer ou de sceller des composants électroniques à l'intérieur de la céramique, car vous auriez à mettre l'ensemble dans un four, ce qui finirait par brûler l'électronique», a déclaré Javier E. Garay, professeur de génie mécanique et de matériaux sciences et ingénierie à UC San Diego.

Comment fonctionne le laser?

Le processus de soudage laser pulsé ultra-rapide a été créé à partir de la vision pour créer une série de courtes impulsions laser le long de l'interface de deux pièces en céramique. Cette chaleur laser s'accumule uniquement à l'interface et provoque une fusion localisée. Pour créer ce système, les chercheurs ont travaillé sur l'optimisation de deux aspects de leur expérience.

Tout d'abord, ils ont concentré leur attention sur les paramètres du laser qui comprenaient le temps d'exposition, le nombre d'impulsions laser et la durée de l'impulsion. Ensuite, ils ont travaillé sur la transparence du matériau céramique.

"Le point idéal des impulsions ultrarapides était de deux picosecondes au taux de répétition élevé d'un mégahertz, avec un nombre total d'impulsions modéré. Cela a maximisé le diamètre de fusion, minimisé l'ablation du matériau et un refroidissement minuté juste pour la meilleure soudure possible," a déclaré le génie mécanique Guillermo Aguilar.

À l'heure actuelle, le processus est simplement utilisé sur de petites pièces en céramique d'une taille ne dépassant pas deux centimètres. Les ingénieurs espèrent éventuellement l'optimiser pour différents types de matériaux et de géométries.


Voir la vidéo: La découpe laser expliquée en 3 parties - Monsieur Bidouille (Mai 2022).


Commentaires:

  1. Akigul

    Je m'excuse d'intervenir... J'étais ici récemment. Mais ce sujet est très proche de moi. Est prêt à aider.

  2. Greagoir

    Très pas mauvais sujet

  3. Ulmar

    Quels mots appropriés ... pensée phénoménale, excellente

  4. Eadgard

    Il y a aussi d'autres manques



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