Sanaos laser ultrafast parantos aya salami sababaraha dasawarsa, aplikasi industri parantos ningkat gancang dina dua dasawarsa ka pengker. Dina taun 2019, nilai pasar laser ultrafastbahan laserPangolahan sakitar US$460 juta, kalayan tingkat pertumbuhan taunan majemuk 13%. Widang aplikasi dimana laser ultrafast parantos suksés dianggo pikeun ngolah bahan industri kalebet fabrikasi sareng perbaikan photomask dina industri semikonduktor ogé pemotongan silikon, pemotongan/pemotongan kaca sareng panyabutan pilem ITO (indium tin oxide) dina éléktronika konsumen sapertos telepon sélulér sareng tablet, tékstur piston pikeun industri otomotif, manufaktur stent koroner sareng manufaktur alat mikrofluida pikeun industri médis.
01 Pabrikasi sareng perbaikan photomask dina industri semikonduktor
Laser ultrafast dianggo dina salah sahiji aplikasi industri pangheubeulna dina pamrosésan bahan. IBM ngalaporkeun aplikasi ablasi laser femtosecond dina produksi photomask dina taun 1990-an. Dibandingkeun sareng ablasi laser nanosecond, anu tiasa ngahasilkeun percikan logam sareng karusakan kaca, topéng laser femtosecond henteu nunjukkeun percikan logam, henteu aya karusakan kaca, jsb. Kaunggulanana. Métode ieu dianggo pikeun ngahasilkeun sirkuit terpadu (IC). Ngahasilkeun chip IC tiasa meryogikeun dugi ka 30 topéng sareng biaya >$100.000. Pamrosésan laser femtosecond tiasa ngolah garis sareng titik di handap 150nm.
Gambar 1. Pabrikasi sareng perbaikan photomask
Gambar 2. Hasil optimasi tina pola topéng anu béda pikeun litografi ultraviolét ekstrim
02 Pamotongan silikon dina industri semikonduktor
Pamotongan wafer silikon mangrupikeun prosés manufaktur standar dina industri semikonduktor sareng biasana dilakukeun nganggo pamotongan mékanis. Roda motong ieu sering ngembangkeun retakan mikro sareng hésé dipotong wafer ipis (contona ketebalan < 150 μm). Pamotongan laser wafer silikon parantos dianggo dina industri semikonduktor salami mangtaun-taun, khususna pikeun wafer ipis (100-200μm), sareng dilaksanakeun dina sababaraha léngkah: alur laser, dituturkeun ku pamisahan mékanis atanapi motong siluman (contona sinar laser infra red di jero scribing silikon) dituturkeun ku pamisahan pita mékanis. Laser pulsa nanodetik tiasa ngolah 15 wafer per jam, sareng laser pikodetik tiasa ngolah 23 wafer per jam, kalayan kualitas anu langkung luhur.
03 Motong/ngukir kaca dina industri éléktronika anu tiasa dikonsumsi
Layar rampa sareng kacamata pelindung pikeun telepon sélulér sareng laptop beuki ipis sareng sababaraha bentuk géométri melengkung. Ieu ngajantenkeun motong mékanis tradisional langkung sesah. Laser has biasana ngahasilkeun kualitas motong anu goréng, khususna nalika tampilan kaca ieu ditumpuk 3-4 lapisan sareng kaca pelindung kandel 700 μm luhur ditemper, anu tiasa peupeus ku setrés lokal. Laser ultrafast parantos dipidangkeun tiasa motong gelas ieu kalayan kakuatan ujung anu langkung saé. Pikeun motong panel datar anu ageung, laser femtosecond tiasa difokuskeun kana permukaan tukang lambaran kaca, ngagores jero kaca tanpa ngaruksak permukaan hareup. Kaca teras tiasa peupeus nganggo cara mékanis atanapi termal sapanjang pola anu dicetak.
Gambar 3. Motong kaca laser ultrafast picosecond bentuk husus
04 Tékstur piston dina industri otomotif
Mesin mobil anu hampang didamel tina campuran aluminium, anu henteu tahan aus sapertos beusi tuang. Panilitian mendakan yén pamrosésan laser femtosecond tina tékstur piston mobil tiasa ngirangan gesekan dugi ka 25% sabab runtah sareng oli tiasa disimpen sacara efektif.
Gambar 4. Pamrosésan laser femtodetik piston mesin mobil pikeun ningkatkeun kinerja mesin
05 Pabrikasi stent koronér dina industri médis
Jutaan stent koroner dipasang kana arteri koroner awak pikeun muka saluran pikeun getih ngalir kana pembuluh anu biasana menggumpal, nyalametkeun jutaan nyawa unggal taun. Stent koroner biasana didamel tina logam (contona, stainless steel, paduan memori bentuk nikel-titanium, atanapi anu langkung énggal paduan kobalt-kromium) kalayan lébar penyangga sakitar 100 μm. Dibandingkeun sareng motong laser pulsa panjang, kaunggulan ngagunakeun laser ultra gancang pikeun motong braket nyaéta kualitas potongan anu luhur, permukaan anu langkung saé, sareng kirang lebu, anu ngirangan biaya pasca-pamrosésan.
06 Manufaktur alat mikrofluidik pikeun industri médis
Alat mikrofluidik umumna dianggo dina industri médis pikeun uji sareng diagnosis panyakit. Ieu biasana diproduksi ku cara nyetak mikro-injeksi tina unggal bagian teras dihijikeun nganggo perekatan atanapi las. Fabrikasi laser ultra gancang tina alat mikrofluidik ngagaduhan kaunggulan ngahasilkeun saluran mikro 3D dina bahan transparan sapertos kaca tanpa kedah aya sambungan. Salah sahiji metode nyaéta fabrikasi laser ultra gancang di jero kaca curah dituturkeun ku etsa kimia baseuh, sareng anu sanésna nyaéta ablasi laser femtosecond di jero kaca atanapi plastik dina cai sulingan pikeun miceun runtah. Pendekatan anu sanés nyaéta mesin saluran kana permukaan kaca sareng ngégélna ku panutup kaca ngalangkungan las laser femtosecond.
Gambar 6. Étsa selektif anu diinduksi laser femtodetik pikeun nyiapkeun saluran mikrofluida di jero bahan kaca
07 Pangeboran mikro tina nozzle injektor
Mesin mikrohole laser femtosecond parantos ngagentos mikro-EDM di seueur perusahaan di pasar injektor tekanan tinggi kusabab kalenturan anu langkung ageung dina ngarobih profil liang aliran sareng waktos mesin anu langkung pondok. Kamampuan pikeun sacara otomatis ngontrol posisi fokus sareng kemiringan sinar ngalangkungan sirah scan precessing parantos ngarah kana desain profil aperture (contona, laras, flare, konvergénsi, divergénsi) anu tiasa ningkatkeun atomisasi atanapi penetrasi dina ruang durukan. Waktos pangeboran gumantung kana volume ablasi, kalayan ketebalan bor 0,2 - 0,5 mm sareng diaméter liang 0,12 - 0,25 mm, ngajantenkeun téknik ieu sapuluh kali langkung gancang tibatan mikro-EDM. Pangeboran mikro dilakukeun dina tilu tahapan, kalebet roughing sareng finishing liang through-pilot. Argon dianggo salaku gas bantu pikeun ngajaga liang bor tina oksidasi sareng pikeun ngajaga plasma akhir salami tahapan awal.
Gambar 7. Pamrosésan presisi tinggi laser femtosecond tina liang taper tibalik pikeun injektor mesin solar
08 Tekstur laser ultra-gancang
Dina sababaraha taun ka pengker, pikeun ningkatkeun akurasi mesin, ngirangan karusakan bahan, sareng ningkatkeun efisiensi pamrosésan, widang micromachining laun-laun janten fokus para panaliti. Laser ultrafast ngagaduhan rupa-rupa kaunggulan pamrosésan sapertos karusakan anu handap sareng presisi anu luhur, anu parantos janten fokus pikeun ngamajukeun pamekaran téknologi pamrosésan. Dina waktos anu sami, laser ultrafast tiasa meta kana rupa-rupa bahan, sareng karusakan bahan pamrosésan laser ogé mangrupikeun arah panalungtikan utama. Laser ultrafast dianggo pikeun ngablasi bahan. Nalika kapadetan énergi laser langkung luhur tibatan ambang ablasi bahan, permukaan bahan anu diablasi bakal nunjukkeun struktur mikro-nano kalayan ciri-ciri anu tangtu. Panalungtikan nunjukkeun yén Struktur permukaan khusus ieu mangrupikeun fénoména umum anu lumangsung nalika ngolah bahan nganggo laser. Persiapan struktur mikro-nano permukaan tiasa ningkatkeun sipat bahan éta sorangan sareng ogé ngamungkinkeun pamekaran bahan énggal. Ieu ngajantenkeun persiapan struktur mikro-nano permukaan ku laser ultrafast janten metode téknis kalayan signifikansi pamekaran anu penting. Ayeuna, pikeun bahan logam, panalungtikan ngeunaan tékstur permukaan laser ultra gancang tiasa ningkatkeun sipat baseuhna permukaan logam, ningkatkeun sipat gesekan sareng aus permukaan, ningkatkeun adhesi palapis, sareng proliferasi arah sareng adhesi sél.
Gambar 8. Sipat superhidrofobik tina permukaan silikon anu disiapkeun ku laser
Salaku téknologi pamrosésan anu canggih, pamrosésan laser ultra gancang ngagaduhan ciri zona anu kapangaruhan panas leutik, prosés interaksi non-linier sareng bahan, sareng pamrosésan résolusi tinggi saluareun wates difraksi. Éta tiasa ngawujudkeun pamrosésan mikro-nano anu kualitasna luhur sareng presisi tinggi tina rupa-rupa bahan, sareng fabrikasi struktur mikro-nano tilu diménsi. Ngahontal manufaktur laser tina bahan khusus, struktur kompléks sareng alat khusus muka jalan anyar pikeun manufaktur mikro-nano. Ayeuna, laser femtosecond parantos seueur dianggo dina seueur widang ilmiah anu canggih: laser femtosecond tiasa dianggo pikeun nyiapkeun rupa-rupa alat optik, sapertos susunan mikrolénsa, panon majemuk bionik, pandu gelombang optik sareng metasurfaces; nganggo presisi anu luhur, résolusi anu luhur sareng Kalayan kamampuan pamrosésan tilu diménsi, laser femtosecond tiasa nyiapkeun atanapi ngahijikeun chip mikrofluidik sareng optofluidik sapertos komponén mikropanas sareng saluran mikrofluidik tilu diménsi; Salian ti éta, laser femtosecond ogé tiasa nyiapkeun rupa-rupa jinis mikro-nanostruktur permukaan pikeun ngahontal fungsi anti-pantulan, anti-pantulan, super-hidrofobik, anti-icing sareng fungsi-fungsi sanésna; teu ngan éta, laser femtosecond ogé parantos diterapkeun dina widang biomédis, nunjukkeun kinerja anu luar biasa dina widang sapertos mikro-stent biologis, substrat kultur sél sareng pencitraan mikroskopis biologis. Prospek aplikasi anu lega. Ayeuna, widang aplikasi pamrosésan laser femtosecond beuki ngalegaan ti taun ka taun. Salian ti mikro-optik, mikrofluidik, mikro-nanostruktur multi-fungsi sareng aplikasi rékayasa biomédis anu kasebat di luhur, éta ogé maénkeun peran anu ageung dina sababaraha widang anu muncul, sapertos persiapan metasurface. , manufaktur mikro-nano sareng panyimpenan inpormasi optik multi-diménsi, jsb.
Waktos posting: 17-Apr-2024
