光学接触键合

光学接触键合是一种无胶工艺,其中两个紧密共形的表面连接在一起,完全由分子间力保持。

光学接触键合的历史

艾萨克·牛顿首次描述了通过称为牛顿环的干涉现象观察到的共形相互作用,尽管SDPoisson在1823年首次描述了两个相同接触表面的光学特性。直到19世纪,物体的制造精度才如此之高,以至于观察到了结合现象。紧贴在一起被描述为拧在一起,或德语中的ansprengen。到1900年,光学接触键已被用于光学棱镜的构造,接下来的一个世纪对该现象进行了进一步的研究,同时原子间相互作用的概念首次被研究。

解释

范德华力键和偶极-偶极相互作用等分子间力通常不足以将两个明显共形的刚体结合在一起,因为这些力会随着距离的增加而迅速下降,并且两个物体之间的实际接触面积由于表面粗糙和微小的缺陷,它很小。但是,如果物体的共形精度优于10埃(1纳米),则足够的表面积与分子间相互作用的接触足够紧密,从而具有可观察到的真实世界物理表现——也就是说,两个物体粘在一起一起。这种情况需要高度的精度和表面光滑度,这通常存在于光学元件中,例如棱镜。

生产光学接触键

除了两个表面实际上是共形的(实际上通常是完全平坦的)外,表面还必须非常干净,没有任何会阻止或削弱粘合的小污染——包括油脂膜和灰尘斑点。为了发生粘合,只需将表面放在一起即可;分子间力将物体拉入最低能量构象,无需施加压力。

光学接触键合

光学接触键合的优点

由于该方法不需要粘合剂、香脂或胶水,因此绑定对象的物理特性与连接对象相同。通常,与实际连接的物体相比,胶水和粘合剂对热更敏感或具有不良特性。光学接触粘合的使用允许生产具有与散装固体一样好的性能的最终产品。这可以包括温度和耐化学性、光谱吸收特性和减少粘合材料的污染。

光学接触键合的用途

最初,该工艺仅限于棱镜等光学设备——最早的例子是在1900年左右制造的。后来,使用范围扩大到微电子和其他小型化设备。

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