Senajan laser ultrafast wis watara kanggo puluh, aplikasi industri wis thukul kanthi cepet ing rong puluh taun kepungkur. Ing 2019, nilai pasar ultrafastmateri laserpangolahan kira-kira US $ 460 yuta, kanthi tingkat pertumbuhan taunan gabungan 13%. Area aplikasi ing ngendi laser ultrafast wis kasil digunakake kanggo ngolah bahan industri kalebu fabrikasi lan ndandani photomask ing industri semikonduktor uga dicing silikon, pemotongan kaca / scribing lan (indium tin oxide) penghapusan film ITO ing elektronik konsumen kayata ponsel lan tablet. , Tekstur piston kanggo industri otomotif, manufaktur stent koroner lan manufaktur piranti mikrofluida kanggo industri medis.
01 Manufaktur lan ndandani Photomask ing industri semikonduktor
Laser Ultrafast digunakake ing salah sawijining aplikasi industri paling wiwitan ing pangolahan bahan. IBM nglaporake aplikasi ablasi laser femtosecond ing produksi photomask ing taun 1990-an. Dibandhingake karo ablasi laser nanosecond, sing bisa ngasilake spatter logam lan karusakan kaca, topeng laser femtosecond ora nuduhake spatter logam, ora ana karusakan kaca, lan liya-liyane. Cara iki digunakake kanggo ngasilake sirkuit terpadu (IC). Ngasilake chip IC mbutuhake nganti 30 topeng lan biaya> $100.000. Proses laser Femtosecond bisa ngolah garis lan titik ing ngisor 150nm.
Gambar 1. Fabrikasi lan ndandani Photomask
Gambar 2. Hasil optimasi pola topeng sing beda kanggo litografi ultraviolet ekstrem
02 Pemotongan silikon ing industri semikonduktor
Silicon wafer dicing minangka proses manufaktur standar ing industri semikonduktor lan biasane ditindakake kanthi nggunakake dicing mekanik. Roda pemotong iki kerep ngalami microcracks lan angel dipotong tipis (contone, kekandelan <150 μm) wafer. Nglereni laser wafer silikon wis digunakake ing industri semikonduktor nganti pirang-pirang taun, utamane kanggo wafer tipis (100-200μm), lan ditindakake kanthi pirang-pirang langkah: grooving laser, diikuti pemisahan mekanik utawa pemotongan siluman (yaiku sinar laser inframerah ing njero. scribing silikon) ngiring dening pamisahan tape mechanical. Laser pulsa nanosecond bisa ngolah 15 wafer saben jam, lan laser picosecond bisa ngolah 23 wafer saben jam, kanthi kualitas sing luwih dhuwur.
03 Pemotongan / scribing kaca ing industri elektronik sing bisa dikonsumsi
Layar tutul lan kaca tingal protèktif kanggo ponsel lan laptop saya tipis lan sawetara wangun geometris mlengkung. Iki nggawe pemotongan mekanik tradisional luwih angel. Laser khas biasane ngasilake kualitas potong sing kurang apik, utamane nalika tampilan kaca iki ditumpuk 3-4 lapisan lan kaca protèktif sing kandel 700 μm paling dhuwur, sing bisa rusak kanthi stres lokal. Laser ultrafast wis ditampilake bisa ngethok kacamata kasebut kanthi kekuatan pinggiran sing luwih apik. Kanggo nglereni panel warata gedhe, laser femtosecond bisa fokus menyang lumahing mburi sheet kaca, scratching nang kaca tanpa ngrusak lumahing ngarep. Kaca kasebut banjur bisa dipecah nggunakake cara mekanik utawa termal ing sadawane pola sing dicetak.
Gambar 3. Picosecond ultrafast laser kaca khusus-shaped cuttings
04 Tekstur piston ing industri otomotif
Mesin mobil entheng digawe saka wesi aluminium, sing ora tahan nyandhang kaya wesi tuang. Pasinaon nemokake manawa pangolahan laser femtosecond tekstur piston mobil bisa nyuda gesekan nganti 25% amarga lebu lan lenga bisa disimpen kanthi efektif.
Figure 4. Processing laser Femtosecond saka piston engine mobil kanggo nambah kinerja engine
05 Manufaktur stent koroner ing industri medis
Mayuta-yuta stent koroner ditanem ing arteri koroner awak kanggo mbukak saluran getih kanggo mili menyang pembuluh getih sing beku, nylametake mayuta-yuta nyawa saben taun. Stent koroner biasane digawe saka logam (contone, baja tahan karat, paduan memori wangun nikel-titanium, utawa luwih anyar campuran kobalt-kromium) kawat bolong kanthi jembar strut kira-kira 100 μm. Dibandhingake karo nglereni laser pulsa dawa, kaluwihan nggunakake laser ultrafast kanggo ngethok kurung yaiku kualitas potong sing dhuwur, permukaan sing luwih apik, lan kurang lebu, sing nyuda biaya pamrosesan.
06 Manufaktur piranti mikrofluida kanggo industri medis
Piranti mikrofluida umume digunakake ing industri medis kanggo tes lan diagnosa penyakit. Iki biasane diprodhuksi dening cetakan injeksi mikro saka bagean individu lan banjur ikatan nggunakake gluing utawa welding. Fabrikasi laser ultrafast piranti mikrofluida duweni kauntungan kanggo ngasilake saluran mikro 3D ing bahan transparan kayata kaca tanpa perlu sambungan. Salah siji cara yaiku fabrikasi laser ultrafast ing jero kaca akeh sing diikuti dening etsa kimia udan, lan liyane yaiku ablasi laser femtosecond ing kaca utawa plastik ing banyu suling kanggo mbusak lebu. Pendekatan liyane yaiku saluran mesin menyang permukaan kaca lan segel nganggo tutup kaca liwat welding laser femtosecond.
Gambar 6. Etsa selektif sing diakibatake laser Femtosecond kanggo nyiapake saluran mikrofluida ing jero bahan kaca
07 Pengeboran mikro nozzle injektor
Femtosecond laser microhole machining wis ngganti mikro-EDM ing akeh perusahaan ing pasar injector tekanan dhuwur amarga keluwesan luwih kanggo ngganti profil bolongan aliran lan kaping mesin luwih cendhek. Kemampuan kanggo ngontrol posisi fokus lan ngiringake balok kanthi otomatis liwat sirah pindai sadurunge wis nyebabake desain profil aperture (contone, tong minyak, suar, konvergensi, divergensi) sing bisa ningkatake atomisasi utawa penetrasi ing ruang pembakaran. Wektu pengeboran gumantung saka volume ablasi, kanthi ketebalan pengeboran 0,2 - 0,5 mm lan diameter bolongan 0,12 - 0,25 mm, nggawe teknik iki sepuluh kaping luwih cepet tinimbang mikro-EDM. Microdrilling dileksanakake ing telung orane tumrap sekolah, kalebu roughing lan pagawean saka bolongan liwat-pilot. Argon digunakake minangka gas tambahan kanggo nglindhungi borehole saka oksidasi lan kanggo tameng plasma final sak tataran wiwitan.
Gambar 7. Femtosecond laser high-precision processing of inverted taper hole kanggo injektor mesin diesel
08 Tekstur laser ultra-cepet
Ing taun-taun pungkasan, kanggo nambah akurasi mesin, nyuda karusakan materi, lan nambah efisiensi pangolahan, bidang micromachining mboko sithik dadi fokus peneliti. Laser Ultrafast nduweni macem-macem kaluwihan pangolahan kayata karusakan sing kurang lan presisi sing dhuwur, sing wis dadi fokus promosi pangembangan teknologi pangolahan. Ing wektu sing padha, laser ultrafast bisa tumindak ing macem-macem bahan, lan karusakan materi pangolahan laser uga arah riset utama. Laser ultrafast digunakake kanggo ablate bahan. Nalika Kapadhetan energi saka laser luwih saka batesan ablation saka materi, lumahing materi ablated bakal nuduhake struktur mikro-nano karo ciri tartamtu. Riset nuduhake yen Struktur lumahing khusus iki minangka fenomena umum sing kedadeyan nalika bahan pangolahan laser. Nyiapake struktur mikro-nano permukaan bisa nambah sifat materi kasebut lan uga bisa ngembangake bahan anyar. Iki ndadekake nyiapake struktur mikro-nano lumahing dening laser ultrafast cara technical karo pinunjul pembangunan penting. Saiki, kanggo bahan logam, riset ing tekstur lumahing laser ultrafast bisa nambah sifat wetting lumahing logam, nambah gesekan lumahing lan nyandhang, nambah adhesion lapisan, lan proliferasi arah lan adhesion saka sel.
Gambar 8. Sifat superhydrophobic saka permukaan silikon sing disiapake laser
Minangka teknologi Processing nglereni-pinggiran, Processing laser ultrafast nduweni karakteristik zona cilik kena pengaruh panas, proses non-linear interaksi karo bahan, lan Processing resolusi dhuwur ngluwihi watesan difraksi. Bisa mujudake pangolahan mikro-nano sing berkualitas tinggi lan tliti saka macem-macem bahan. lan fabrikasi struktur mikro-nano telung dimensi. Entuk manufaktur laser bahan khusus, struktur kompleks lan piranti khusus mbukak dalan anyar kanggo manufaktur mikro-nano. Ing saiki, laser femtosecond wis digunakake digunakake ing akeh nglereni-pinggiran ngelmu kothak: laser femtosecond bisa digunakake kanggo nyiapake macem-macem piranti optik, kayata microlens susunan, mata senyawa bionik, waveguides optik lan metasurfaces; nggunakake tliti dhuwur, resolusi dhuwur lan Kanthi kemampuan Processing telung dimensi, laser femtosecond bisa nyiyapake utawa nggabungake chip microfluidic lan optofluidic kayata komponen microheater lan saluran microfluidic telung dimensi; Kajaba iku, laser femtosecond uga bisa nyiyapake macem-macem jinis lumahing mikro-nanostructures kanggo entuk anti-refleksi, anti-refleksi, super-hydrophobic, anti-icing lan fungsi liyane; ora mung iku, laser femtosecond uga wis Applied ing lapangan biomedicine, nuduhake kinerja pinunjul ing kothak kayata biologi mikro-stent, landasan budaya sel lan imaging mikroskopik biologi. Prospek aplikasi sing amba. Saiki, lapangan aplikasi pangolahan laser femtosecond berkembang saben taun. Saliyane mikro-optik, mikrofluida, struktur mikro multi-fungsi lan aplikasi teknik biomedis sing kasebut ing ndhuwur, uga nduweni peran gedhe ing sawetara lapangan sing berkembang, kayata persiapan metasurface. , manufaktur mikro-nano lan panyimpenan informasi optik multi-dimensi, etc.
Wektu kirim: Apr-17-2024
