Sanajan laser ultrafast geus sabudeureun pikeun dekade, aplikasi industri geus tumuwuh gancang dina dua dekade kaliwat. Dina 2019, nilai pasar ultrafastbahan laserpamrosésan kira-kira US$460 juta, kalayan laju pertumbuhan taunan sanyawa 13%. Wewengkon aplikasi dimana laser ultrafast parantos suksés dianggo pikeun ngolah bahan industri kalebet fabrikasi sareng perbaikan photomask dina industri semikonduktor ogé dicing silikon, motong kaca / scribing sareng (indium tin oksida) panyabutan pilem ITO dina éléktronika konsumén sapertos telepon sélulér sareng tablet. , tékstur piston pikeun industri otomotif, manufaktur stent koronér sareng manufaktur alat microfluidic pikeun industri médis.
01 Photomask manufaktur sarta perbaikan dina industri semikonduktor
Laser ultrafast dipaké dina salah sahiji aplikasi industri pangheubeulna dina ngolah bahan. IBM ngalaporkeun aplikasi ablasi laser femtosecond dina produksi photomask dina 1990s. Dibandingkeun jeung ablation laser nanosecond, nu bisa ngahasilkeun spatter logam jeung karuksakan kaca, masker laser femtosecond némbongkeun euweuh spatter logam, euweuh karuksakan kaca, jsb Kauntungannana. Metoda ieu dipaké pikeun ngahasilkeun sirkuit terpadu (ICs). Ngahasilkeun chip IC tiasa ngabutuhkeun dugi ka 30 masker sareng biaya> $ 100,000. processing laser Femtosecond bisa ngolah garis jeung titik handap 150nm.
angka 1. fabrikasi Photomask sarta perbaikan
Gambar 2. Hasil optimasi pola topeng béda pikeun litografi ultraviolét ekstrim
02 motong Silicon dina industri semikonduktor
Silicon wafer dicing mangrupakeun prosés manufaktur baku dina industri semikonduktor sarta ilaharna dipigawé maké dicing mékanis. Roda motong ieu mindeng ngamekarkeun microcracks sarta hese motong ipis (misalna ketebalan <150 μm) wafers. Motong laser tina wafers silikon geus dipaké dina industri semikonduktor salila sababaraha taun, utamana pikeun wafers ipis (100-200μm), sarta dilumangsungkeun dina sababaraha hambalan: laser grooving, dituturkeun ku separation mékanis atawa motong siluman (ie sinar laser infra red jero. scribing silikon) dituturkeun ku separation pita mékanis. Laser pulsa nanosecond tiasa ngolah 15 wafer per jam, sareng laser picosecond tiasa ngolah 23 wafer per jam, kalayan kualitas anu langkung luhur.
03 Kaca motong / scribing dina industri éléktronik consumable
Layar rampa sareng kacamata pelindung pikeun telepon sélulér sareng laptop beuki ipis sareng sababaraha bentuk geometri melengkung. Hal ieu ngajadikeun motong mékanis tradisional leuwih hese. lasers has ilaharna ngahasilkeun kualitas cut goréng, utamana lamun ieu mintonkeun kaca tumpuk 3-4 lapisan jeung luhureun 700 μm kaca pelindung kandel ieu tempered, nu bisa megatkeun jeung stress localized. Laser ultrafast geus ditémbongkeun bisa motong gelas ieu kalawan kakuatan ujung hadé. Pikeun motong panel datar badag, anu laser femtosecond bisa difokuskeun onto beungeut deui tina lambaran kaca, scratching jero kaca tanpa ngaruksakkeun beungeut hareup. Kaca teras tiasa dipegatkeun nganggo cara mékanis atanapi termal sapanjang pola anu dicitak.
Gambar 3. Picosecond ultrafast laser kaca motong husus ngawangun
04 Tekstur piston dina industri otomotif
Mesin mobil hampang didamel tina alloy aluminium, anu henteu tahan ngagem sapertos beusi tuang. Panaliti mendakan yén ngolah laser femtosecond tina tékstur piston mobil tiasa ngirangan gesekan dugi ka 25% kusabab lebu sareng minyak tiasa disimpen sacara efektif.
Gambar 4. processing laser Femtosecond pistons engine mobil pikeun ngaronjatkeun kinerja mesin
05 Manufaktur stent koronér dina industri médis
Jutaan stent koronér ditanamkeun kana arteri koronér awak pikeun muka saluran getih pikeun ngalir kana pembuluh darah anu henteu beku, nyalametkeun jutaan nyawa unggal taun. Stent koroner biasana dijieun tina logam (misalna, stainless steel, alloy mémori bentuk nikel-titanium, atawa leuwih anyar alloy kobalt-kromium) kawat bolong kalayan rubak strut kurang leuwih 100 μm. Dibandingkeun jeung motong laser lila-pulsa, kaunggulan tina ngagunakeun lasers ultrafast pikeun motong kurung anu kualitas cut luhur, finish permukaan hadé, sarta kirang lebu, nu ngurangan waragad pos-processing.
06 Manufaktur alat Microfluidic pikeun industri médis
Alat mikrofluida biasana dianggo dina industri médis pikeun nguji sareng diagnosis panyakit. Ieu ilaharna dijieun ku molding micro-injeksi bagian individu lajeng beungkeutan maké gluing atawa las. Fabrikasi laser ultra-gancang alat microfluidic gaduh kauntungan pikeun ngahasilkeun saluran mikro 3D dina bahan transparan sapertos kaca tanpa peryogi sambungan. Hiji métode nyaéta fabrikasi laser ultrafast jero gelas bulk dituturkeun ku etching kimiawi baseuh, sarta séjén nyaéta ablation laser femtosecond jero kaca atawa plastik dina cai sulingan pikeun miceun lebu. pendekatan sejen nyaeta mesin saluran kana beungeut kaca jeung ngégél aranjeunna kalayan panutup kaca via las laser femtosecond.
Gambar 6. Femtosecond laser-ngainduksi selektif etching pikeun nyiapkeun saluran microfluidic jero bahan kaca
07 Pangeboran mikro tina nozzle injector
Femtosecond laser microhole machining geus diganti mikro-EDM di loba pausahaan di pasar injector-tekanan tinggi alatan kalenturan gede dina ngarobah propil liang aliran sarta kali machining pondok. Kamampuhan pikeun otomatis ngadalikeun posisi fokus jeung Dengdekkeun balok ngaliwatan precessing sirah scan geus ngarah ka desain propil aperture (contona, laras, flare, konvergénsi, divergence) nu bisa ngamajukeun atomization atawa penetrasi dina chamber durukan. Waktu pangeboran gumantung kana volume ablation, kalayan ketebalan bor 0.2 - 0.5 mm sarta diaméter liang 0.12 - 0.25 mm, sahingga téhnik ieu sapuluh kali leuwih gancang ti micro-EDM. Microdrilling dipigawé dina tilu tahapan, kaasup roughing jeung pagawean tina liang ngaliwatan-pilot. Argon dipaké salaku gas bantu pikeun nangtayungan borehole tina oksidasi sarta pikeun tameng plasma ahir salila tahap awal.
Gambar 7. Femtosecond laser processing-precision tinggi liang taper inverted pikeun mesin solar injector
08 Texturing laser ultra-gancang
Dina taun anyar, dina raraga ngaronjatkeun akurasi machining, ngurangan karuksakan bahan, sarta ngaronjatkeun efisiensi processing, widang micromachining geus laun jadi fokus peneliti. Ultrafast laser boga rupa kaunggulan processing kayaning karuksakan lemah sareng precision tinggi, nu geus jadi fokus promosi ngembangkeun téhnologi processing. Dina waktu nu sarua, lasers ultrafast bisa meta dina rupa-rupa bahan, jeung karuksakan bahan processing laser oge arah panalungtikan utama. Ultrafast laser dipaké pikeun ablate bahan. Nalika dénsitas énergi laser leuwih luhur ti bangbarung ablation bahan, beungeut bahan ablated bakal nembongkeun struktur mikro-nano kalawan ciri nu tangtu. Panaliti nunjukkeun yén Struktur permukaan khusus ieu mangrupikeun fenomena umum anu lumangsung nalika bahan ngolah laser. Nyiapkeun struktur mikro-nano permukaan tiasa ningkatkeun sipat bahan éta sorangan sareng ogé ngaktifkeun pangembangan bahan énggal. Hal ieu ngajadikeun persiapan struktur mikro-nano permukaan ku laser ultrafast metoda teknis kalawan significance ngembangkeun penting. Ayeuna, pikeun bahan logam, panalungtikan ngeunaan tékstur permukaan laser ultrafast tiasa ningkatkeun sipat wetting permukaan logam, ningkatkeun gesekan permukaan sareng sipat ngagem, ningkatkeun adhesion palapis, sareng proliferasi arah sareng adhesion sél.
Gambar 8. Sipat superhydrophobic permukaan silikon laser-disiapkeun
Salaku téhnologi processing motong-ujung, processing laser ultrafast boga ciri zona panas-kapangaruhan leutik, prosés non-linier interaksi jeung bahan, sarta processing resolusi luhur saluareun wates difraksi. Éta tiasa ngawujudkeun pamrosésan mikro-nano kualitas luhur sareng precision tinggi tina sababaraha bahan. jeung fabrikasi struktur mikro-nano tilu diménsi. Achieving laser manufaktur bahan husus, struktur kompléks jeung alat husus muka nepi avenues anyar pikeun manufaktur mikro-nano. Ayeuna, laser femtosecond geus loba dipaké dina loba widang ilmiah motong-ujung: laser femtosecond bisa dipaké pikeun nyiapkeun rupa alat optik, kayaning arrays microlens, panon sanyawa bionic, waveguides optik sarta metasurfaces; ngagunakeun precision tinggi na, resolusi luhur sarta Kalawan kamampuhan processing tilu diménsi, femtosecond laser bisa nyiapkeun atawa ngahijikeun chip microfluidic na optofluidic kayaning komponén microheater sarta saluran microfluidic tilu diménsi; Sajaba ti éta, femtosecond laser ogé bisa nyiapkeun tipena béda permukaan mikro-nanostructures pikeun ngahontal anti-pantulan, anti-pantulan, super-hidrofobik, anti icing jeung fungsi séjén; Henteu ngan éta, laser femtosecond ogé geus dilarapkeun dina widang biomedicine, némbongkeun kinerja beredar di widang kayaning mikro-stent biologis, substrat budaya sél jeung Imaging mikroskopis biologis. prospek aplikasi lega. Ayeuna, widang aplikasi ngolah laser femtosecond ngembangna unggal taun. Salian mikro-optik, microfluidics, micro-nanostructures multi-fungsi sareng aplikasi rékayasa biomedis, éta ogé maénkeun peran anu ageung dina sababaraha widang anu muncul, sapertos persiapan metasurface. , manufaktur mikro-nano jeung neundeun informasi optik multi-dimensi, jsb.
waktos pos: Apr-17-2024
