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當工業(yè)界尋求生產(chǎn)甚至更小型的復(fù)雜塑料零部件時，就需要新的研究來使熱塑性塑料中的焊縫≤10微米。近日，英國焊接研究所與劍橋大學(xué)合作開發(fā)了新穎的焊接技術(shù)，新技術(shù)將電子束光刻與激光焊接技術(shù)相結(jié)合，形成世界最小的焊縫，帶來了其在更小型生物學(xué)分析芯片、微化學(xué)反應(yīng)器和微電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。
研究團隊成功驗證了一系列5微米通道及寬度為1微米的激光焊接接頭。也對0.5微米的更小焊縫進行了驗證，得出的結(jié)論是：制造分辨率低于1微米的高密度塑料結(jié)構(gòu)件是可能的;可在焊縫線外無極端加熱的區(qū)域?qū)嵤┖附印?/p>
新焊接技術(shù)助力熱塑性塑料焊接
激光焊接的優(yōu)勢使其在多個行業(yè)的塑料連接中得到應(yīng)用。激光焊接非常適用于復(fù)雜產(chǎn)品的制造，如微流體裝置，其通道和結(jié)構(gòu)分辨率通常低于100微米。直到最近，最小的激光焊縫寬度測量值可能在10～20微米。然而，這已達到紅外激光器的分辨率極限，不可能通過單獨控制激光焦點光斑大小來實現(xiàn)更小的焊縫。
研究團隊以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)熱塑性塑料為基材，進行了嘗試，遵循透射激光焊接的原理，在結(jié)合界面采用紅外吸收性材料膜。采用電子束光刻將膜以可復(fù)制的方式模制到需要的分辨率，這樣在焊接后就可以保留。采用大量樣本，連接強度得到了認可。
英國焊接研究所與劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室合作，將激光吸收器精確圖樣著色于塑料表面，來確定焊接位置，引起了塑料激光焊接最小焊縫的最新進展。經(jīng)驗證，使用激光吸收器防染材料的過程能對塑料進行連接形成接頭。該項目團隊研究采用電子束光刻來制作吸收器圖樣，使得焊縫寬度小于10微米，采用模制方法建造了微電子電路。挑戰(zhàn)是在微電子電路的邊界同時生成微通道及紅外吸收器痕跡，并密封通道。
