Связывание с оптическим контактом - это бесклеевой процесс, при котором две близко конформные поверхности соединяются вместе, удерживаясь исключительно за счет межмолекулярных сил .
История
Исааку Ньютону приписывают первое описание конформного взаимодействия, наблюдаемого через явление интерференции, известное как кольца Ньютона , хотя именно С. Д. Пуассон в 1823 году первым описал оптические характеристики двух идентичных поверхностей в контакте. Только в 19 веке предметы были изготовлены с такой точностью, что наблюдалось явление связывания. Сцепление описывалось как «скручивание» или как «ansprengen» на немецком языке. К 1900 году оптическое контактное соединение использовалось при создании оптических призм, а в следующем столетии наблюдались дальнейшие исследования этого явления, в то же время, когда впервые изучались идеи межатомных взаимодействий. [1]
Объяснение
Межмолекулярные силы, такие как силы Ван-дер-Ваальса , водородные связи и диполь-дипольные взаимодействия, как правило, недостаточно сильны, чтобы удерживать два явно конформных твердых тела вместе, поскольку силы быстро падают с расстоянием [2], а фактическая площадь контакта между ними два корпуса имеют небольшие размеры из-за шероховатости поверхности и мелких дефектов.
Однако, если тела имеют конформную форму с точностью лучше, чем 10 ангстрем (1 нанометр), тогда достаточная площадь поверхности находится в достаточно тесном контакте, чтобы межмолекулярные взаимодействия имели наблюдаемое физическое проявление в реальном мире, то есть два объекта слипаются. все вместе. [3] Такое состояние требует высокой степени точности и гладкости поверхности, которые обычно встречаются в оптических компонентах, таких как призмы.
Изготовление оптического контактного скрепления
В дополнение к тому, что обе поверхности являются практически конформными (на практике часто полностью плоскими), поверхности также должны быть чрезвычайно чистыми и свободными от любых небольших загрязнений, которые могли бы предотвратить или ослабить соединение, включая пленки жира и пылинки. Для того, чтобы произошло склеивание, поверхности нужно только соединить вместе; межмолекулярные силы втягивают тела в конформацию с наименьшей энергией, и никакого давления не требуется.
Преимущества
Поскольку для этого метода не требуется связующее, бальзам или клей, физические свойства связанного объекта такие же, как и у соединяемых объектов. Обычно клеи и связующие более чувствительны к нагреванию или обладают нежелательными свойствами по сравнению с фактическими соединяемыми телами. Использование оптического контактного склеивания позволяет производить конечный продукт со свойствами не хуже, чем у сыпучего материала. [4] Это может включать термостойкость и химическую стойкость, свойства спектрального поглощения и снижение загрязнения связующими материалами.
Использует
Первоначально процесс ограничивался оптическим оборудованием, таким как призмы - самые ранние образцы были сделаны около 1900 года. Позже диапазон использования был расширен за счет микроэлектроники и других миниатюрных устройств. [5]
Смотрите также
- Адгезия
- Сплоченность (химия)
- Калибровочный блок - система для получения точных длин путем штабелирования компонентов, которые временно соединяются аналогичным образом.
Рекомендации
- ^ Склеивание пластин. Марин Алексей, У. Геселе. Страница 5 книги Google
- ^ Быстрее, чем 1 / расстояние 2
- ^ Goutzoulis, Акис; Папе, Деннис; Кулаков, Сергей (1994). Проектирование и изготовление акустооптических приборов . CRC Press. п. 383. ISBN. 9780824789305.
- ^ Оптический контакт: изменение интерфейса оптики. Крис Мятт, Ник Траггис и Кэти Ли Дессау. Корпорация Precision Photonics precisionphotonics.com
- ^ Ян Хаисма и GACM Spierings (2002). «Контактное соединение, включая прямое соединение в историческом и недавнем контексте материаловедения и технологий, физики и химии». Материаловедение и инженерия: R: Отчеты . 37 (1–2): 1–60. DOI : 10.1016 / s0927-796x (02) 00003-7 .
Внешние ссылки
- Описание изготовления экспериментальной «Лаборатории на чипе» через контактное соединение RSC Publishing (Royal Society of Chemistry)
- Создание оптики: оптический контакт становится более надежным, Крис Мятт, Ник Траггис и Кэти Ли Дессау.