美國加州大學圣地亞哥分校的研究人員已經使用超快激光成功地將陶瓷焊接在一起，焊接陶瓷通常需要熔池達到極端溫度。這項新技術在2019年8月份的《科學》雜志上發表，在相應的環境條件下工作，使用的激光功率小于50瓦。它能使陶瓷材料熔化并熔合，同時不會導致開裂，因為涉及到極端的溫度變化，所以開裂是陶瓷與熔爐焊接時經常遇到的問題。

陶瓷材料因其具有生物相容性、極高的硬度和抗破碎性，成為生物醫學植入物和電子產品保護外殼的理想材料而受到多個行業的極大關注。然而，目前的陶瓷焊接工藝不利于上述器件的制造。

加州大學圣地亞哥分校的JavierGaray教授與加州大學河濱分校的GuillermoAguilar教授合作領導了這項工作，JavierGaray教授解釋道，“目前還沒有辦法將電子元件封裝或密封在陶瓷內部，因為傳統工藝必須將整個組裝件放入熔池中，最終導致電子元件燒毀。”

本項目研究人員使用的技術是通過超快激光產生一系列超短激光脈沖，使用這些脈沖瞄準兩個陶瓷部件之間的界面，使熱量僅在界面處積聚并只讓局部熔化。這種方法被稱為“超快脈沖激光焊接”。

為了讓陶瓷焊接成功，研究人員必須優化以下兩個方面：激光參數（曝光時間、激光脈沖數量和脈沖持續時間）和陶瓷材料的透明度。通過正確的組合，激光能量與陶瓷強烈耦合，從而實現在室溫下使用低激光功率（小于50瓦）進行焊接。

“超快脈沖的最佳點是在1兆赫的高重復頻率下的2皮秒，同時脈沖總數適中，”Aguilar表示，“這使熔化直徑最大化，材料燒蝕最小化，定時冷卻正好達到最佳焊接效果。”Garay補充說到：“通過將能量集中在我們想要的地方，可以避免整個陶瓷中劇烈溫度變化的過程，這樣就可以在不損壞對溫度敏感材料的情況下將其包裹起來。”

作為證明，研究人員在陶瓷管的內部焊接了一個透明的圓柱形蓋，通過測試確認焊接的強度足以保持真空。到目前為止，這項新技術僅用于焊接尺寸小于2厘米的小型陶瓷零件，但未來他們計劃研究涉及優化更大尺寸、不同類型材料和幾何形狀的方法。