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超高速レーザ溶接法でガラスと金属を接続

March, 7, 2019, Edinburgh--ヘリオットワット大学(Heriot-Watt University)の研究アチームは、超高速レーザシステムを使ってガラスと金属を溶接した。これは、製造業にとって画期的である。
 ヘリオットワットレーザシステムを使うことで、様々な光学材料、石英、ホウケイ酸塩ガラス、サファイアなど全てと、アルミニウム、チタン、ステンレススチールのような金属との溶接が成功した。同システムでは、赤外光の超短ピコ秒パルスを材料に沿って照射し、それらを溶融した。
 5大学EPSRCセンタディレクター、Duncan Hand教授は、「ガラスと金属を溶接できることは、製造およびデザイン柔軟性における大きな前進である」とコメントしている。
 同プロセスは、製造領域を変革し、航空宇宙、防衛、光学技術、またヘルスケア分野にも直接的なアプリケーションがある。
 同教授は、「伝統的に、ガラスと金属など異種物質の溶接は、温度特性が異なるため、非常に難しかった。高温と熱膨張に大きな差があると、ガラスが砕け散るからである。
 「現在、ガラスと金属を必要とする装置や製品は、接着剤で結合されることが多い。これは面倒であり、パーツが徐々に変形、あるいは動く。ガス放出も問題である。接着剤からの有機物質が徐々に放出され、製品寿命短縮の原因になる」。
 「新プロセスは、超短レーザパルスを使用する。パルスは数ピコ秒である」。
 「溶接されるパーツは、密接に結合され、レーザは光学材料を通して集光され、2つの材料間界面に非常に小さな高強度スポットを作る。わずか数µm径にメガワットのピークパワーを実現した。これにより、材料内部に電光の微小球のようなマイクロプラズマが生成され、強い閉じ込め溶融で囲まれている。
 われわれは、-50~90℃で溶接を試験した結果、溶接部は完全のままだった。したがって、極限条件に対処しうる堅牢さかある」。
 研究チームは、オクスフォード・レーザがリーダーとなっているコンソーシアムと協働している。

(詳細は、https://www.hw.ac.uk/)