Resumen: Actualmente la soldadura cerámica, necesita
fundir el material en temperaturas elevadas, pero con un nuevo proceso mucho
más práctico haciendo uso de láser, es posible hacerlo sin un costo energético
elevado.
Los materiales cerámicos actualmente son de gran
interés debido a sus múltiples características como biocompatibilidad, dureza y
resistencia a los golpes, lo que los hace perfectos para aplicaciones como
implantes biomédicos y fundas protectoras para productos electrónicos, pero la
tecnología actual de soldadura de cerámica no permite fabricar tales
dispositivos.
Para encapsular o sellar componentes electrónicos
dentro de una cerámica, habría que colocar todo el ensamblaje en un horno, lo
que terminaría quemando los electrónicos.
Javier E. Garay, el autor principal, profesor de
ingeniería mecánica y ciencia e ingeniería de materiales en U.C San Diego; Elias Penilla, el primer autor,
investigador postdoctoral en el grupo de investigación también perteneciente a
U.C San Diego, en colaboración con Guillermo Aguilar, profesor de U.C
Riverside y coordinador de ingeniería mecánica, lograron desarrollar un nuevo
método para soldar cerámicas.
Concentrando láseres de pulsado ultrarrápido, se
consiguió fusionar materiales cerámicos con solo calentar la interfaz, causando
una fusión localizada en condiciones ambientales, usando una potencia láser
menor a 50 vatios, convirtiéndolo en el método más práctico de soldadura
cerámica comparada a los que necesitan calentar las piezas en un horno, con lo
que se podría encapsular materiales sensibles a la temperatura sin dañarlos.
La combinación correcta entre los parámetros del láser
(tiempo de exposición, número de pulsos de láser y duración de los pulsos) y la transparencia del material
cerámico, los cuales fueron optimizados, permiten realizar este tipo de
soldadura.
Para demostrar la
teoría, los investigadores soldaron una
tapa cilíndrica transparente al interior de un tubo de cerámica. Por ahora,
este método de soldadura cerámica solo fue utilizada en piezas pequeñas,
menores de dos centímetros de tamaño, por lo cual se tiene como planificación llevarlo
a escalas más grandes, así como en diferentes materiales y geometrías.
Referencia:
E. H. Penilla, L. F. Devia-Cruz, A.
T. Wieg, P. Martinez-Torres, N. Cuando-Espitia, P. Sellappan, Y. Kodera, G.
Aguilar, J. E. Garay. Ultrafast
Laser Welding of Ceramics. Science, 2019 DOI: 10.1126/science.aaw6699
