Bisan kung ang mga ultrafast laser naglibot sa mga dekada, ang mga aplikasyon sa industriya kusog nga mitubo sa miaging duha ka dekada. Sa 2019, ang kantidad sa merkado sa ultrafastlaser nga materyalAng pagproseso gibana-bana nga US $ 460 milyon, nga adunay usa ka compound nga tinuig nga rate sa pagtubo nga 13%. Ang mga lugar sa aplikasyon diin ang mga ultrafast nga laser malampuson nga gigamit sa pagproseso sa mga materyales sa industriya naglakip sa paggama ug pag-ayo sa photomask sa industriya sa semiconductor ingon man ang silicon dicing, pagputol sa bildo / pagsulat ug (indium tin oxide) pagtangtang sa pelikula sa ITO sa consumer electronics sama sa mga mobile phone ug tablet. , piston texturing para sa automotive industry, coronary stent manufacturing ug microfluidic device manufacturing para sa medikal nga industriya.
01 Ang paghimo ug pag-ayo sa Photomask sa industriya sa semiconductor
Ang mga ultrafast nga laser gigamit sa usa sa labing una nga aplikasyon sa industriya sa pagproseso sa mga materyales. Gi-report sa IBM ang aplikasyon sa femtosecond laser ablation sa produksiyon sa photomask kaniadtong 1990s. Kung itandi sa nanosecond laser ablation, nga makahimo og metal spatter ug glass damage, ang femtosecond laser mask wala magpakita nga metal spatter, walay glass damage, ug uban pa. Kini nga pamaagi gigamit sa paghimo og integrated circuits (ICs). Ang paghimo sa usa ka IC chip mahimong magkinahanglan hangtod sa 30 nga mga maskara ug gasto> $ 100,000. Ang pagproseso sa Femtosecond laser mahimong magproseso sa mga linya ug mga punto nga ubos sa 150nm.
Figure 1. Paggama ug pag-ayo sa Photomask
Figure 2. Mga resulta sa pag-optimize sa lain-laing mga pattern sa maskara alang sa grabeng ultraviolet lithography
02 Ang pagputol sa silikon sa industriya sa semiconductor
Ang silicone wafer dicing usa ka standard nga proseso sa paggama sa industriya sa semiconductor ug kasagarang gihimo gamit ang mechanical dicing. Kini nga mga ligid sa pagputol kasagaran makahimo og mga microcracks ug lisud putlon ang nipis (eg gibag-on < 150 μm) nga mga wafer. Ang pagputol sa laser sa mga wafer sa silicon gigamit sa industriya sa semiconductor sa daghang mga tuig, labi na alang sa manipis nga mga manipis (100-200μm), ug gihimo sa daghang mga lakang: laser grooving, gisundan sa mekanikal nga pagbulag o stealth cutting (ie infrared laser beam sa sulod. ang silicon scribing) gisundan sa mechanical tape separation. Ang nanosecond pulse laser makahimo sa pagproseso sa 15 ka mga wafer kada oras, ug ang picosecond laser makahimo sa pagproseso sa 23 ka mga wafer kada oras, nga adunay mas taas nga kalidad.
03 Pagputol/pagsulat sa bildo sa industriya sa elektroniko nga magamit
Ang mga touch screen ug protective glasses alang sa mga mobile phone ug laptop nagkanipis ug ang pipila ka geometric nga mga porma nagkurba. Kini naghimo sa tradisyonal nga mekanikal nga pagputol nga mas lisud. Ang kasagarang mga laser kasagarang makagama ug dili maayo nga kalidad sa pagputol, ilabina kung kini nga mga bildo nga mga pasundayag kay gipatong-patong sa 3-4 nga mga lut-od ug ang kinatas-ang 700 μm nga gibag-on nga panalipod nga bildo gipainit, nga mahimong mabuak sa lokal nga tensiyon. Ang mga ultrafast nga laser gipakita nga makahimo sa pagputol niini nga mga baso nga adunay mas maayo nga kalig-on sa ngilit. Alang sa dako nga flat panel cutting, ang femtosecond laser mahimong ipunting ngadto sa likod nga bahin sa glass sheet, scratching sa sulod sa bildo nga dili makadaut sa atubangan nga nawong. Mahimong mabuak ang baso gamit ang mekanikal o thermal nga paagi subay sa gimarkahan nga pattern.
Figure 3. Picosecond ultrafast laser glass nga espesyal nga porma nga pagputol
04 Piston texture sa industriya sa awto
Ang gaan nga mga makina sa sakyanan ginama sa aluminum alloys, nga dili masul-ob sama sa cast iron. Nakaplagan sa mga pagtuon nga ang pagproseso sa femtosecond laser sa mga texture sa piston sa sakyanan makapakunhod sa friction hangtod sa 25% tungod kay ang mga debris ug lana mahimong epektibong tipigan.
Figure 4. Femtosecond laser nga pagproseso sa mga piston sa makina sa sakyanan aron mapalambo ang performance sa makina
05 Coronary stent manufacturing sa medikal nga industriya
Minilyon ka mga coronary stent ang gitanom sa mga coronary arteries sa lawas aron maablihan ang agianan sa dugo nga modagayday ngadto sa kung dili na clotted nga mga ugat, nga nagluwas sa milyon-milyon nga kinabuhi matag tuig. Ang coronary stent kasagarang ginama gikan sa metal (pananglitan, stainless steel, nickel-titanium shape memory alloy, o mas bag-o lang cobalt-chromium alloy) wire mesh nga adunay strut nga gilapdon nga gibana-bana nga 100 μm. Kung itandi sa long-pulse laser cutting, ang mga bentaha sa paggamit sa ultrafast lasers sa pagputol sa mga bracket mao ang taas nga kalidad sa pagputol, mas maayo nga paghuman sa ibabaw, ug dili kaayo mga debris, nga makapamenos sa mga gasto sa post-processing.
06 Microfluidic device manufacturing alang sa medikal nga industriya
Ang mga aparato nga microfluidic sagad nga gigamit sa industriya sa medisina alang sa pagsulay ug pagdayagnos sa sakit. Kasagaran kini gihimo pinaagi sa micro-injection nga paghulma sa mga indibidwal nga mga bahin ug dayon pagbugkos gamit ang gluing o welding. Ang ultrafast nga laser fabrication sa microfluidic nga mga himan adunay bentaha sa pagprodyus og 3D microchannels sulod sa transparent nga mga materyales sama sa bildo nga wala magkinahanglan og koneksyon. Usa ka paagi mao ang ultrafast laser fabrication sulod sa usa ka bulk glass nga gisundan sa basa nga kemikal nga etching, ug ang lain mao ang femtosecond laser ablation sulod sa bildo o plastik sa distilled water aron makuha ang mga debris. Ang laing pamaagi mao ang paghimo sa mga channel sa makina ngadto sa ibabaw sa bildo ug pagsilyo niini sa usa ka tabon nga bildo pinaagi sa femtosecond laser welding.
Figure 6. Femtosecond laser-induced selective etching para mag-andam og microfluidic channels sulod sa glass materials
07 Micro drilling sa injector nozzle
Ang Femtosecond laser microhole machining mipuli sa micro-EDM sa daghang mga kompanya sa high-pressure injector market tungod sa mas dako nga pagka-flexible sa pagbag-o sa mga profile sa flow hole ug mas mubu nga mga panahon sa machining. Ang abilidad nga awtomatiko nga makontrol ang pokus nga posisyon ug pagkiling sa sagbayan pinaagi sa usa ka nag-una nga pag-scan sa ulo nagdala sa disenyo sa mga profile sa aperture (pananglitan, barrel, flare, convergence, divergence) nga makapauswag sa atomization o penetration sa combustion chamber. Ang oras sa pag-drill nagdepende sa gidaghanon sa ablation, nga adunay gibag-on nga drill nga 0.2 - 0.5 mm ug diameter sa lungag nga 0.12 - 0.25 mm, nga naghimo niini nga teknik nga napulo ka beses nga mas paspas kaysa micro-EDM. Ang microdrilling gihimo sa tulo ka yugto, lakip ang pag-roughing ug pagtapos sa mga through-pilot hole. Ang argon gigamit ingon usa ka auxiliary gas aron mapanalipdan ang borehole gikan sa oksihenasyon ug aron mapanalipdan ang katapusan nga plasma sa una nga mga yugto.
Figure 7. Femtosecond laser high-precision nga pagproseso sa inverted taper hole para sa diesel engine injector
08 Ultra-paspas nga laser texturing
Sa bag-ohay nga mga tuig, aron mapauswag ang katukma sa machining, makunhuran ang kadaot sa materyal, ug madugangan ang kahusayan sa pagproseso, ang natad sa micromachining hinay-hinay nga nahimong sentro sa mga tigdukiduki. Ang ultrafast laser adunay lainlaing mga bentaha sa pagproseso sama sa ubos nga kadaot ug taas nga katukma, nga nahimo’g pokus sa pagpasiugda sa pag-uswag sa teknolohiya sa pagproseso. Sa parehas nga oras, ang mga ultrafast laser mahimong molihok sa lainlaing mga materyales, ug ang kadaot sa materyal sa pagproseso sa laser usa usab ka panguna nga direksyon sa panukiduki. Ang ultrafast laser gigamit sa pag-ablate sa mga materyales. Kung ang densidad sa enerhiya sa laser mas taas kaysa sa ablation threshold sa materyal, ang nawong sa ablated nga materyal magpakita sa usa ka micro-nano nga istruktura nga adunay piho nga mga kinaiya. Gipakita sa panukiduki nga kini nga espesyal nga Istruktura sa nawong usa ka sagad nga panghitabo nga mahitabo kung ang mga materyales sa pagproseso sa laser. Ang pag-andam sa ibabaw nga micro-nano nga mga istruktura makapauswag sa mga kabtangan sa materyal mismo ug makahimo usab sa pagpalambo sa bag-ong mga materyales. Gihimo niini ang pag-andam sa mga istruktura sa micro-nano sa nawong pinaagi sa ultrafast laser nga usa ka teknikal nga pamaagi nga adunay hinungdanon nga kahulogan sa pag-uswag. Sa pagkakaron, alang sa metal nga mga materyales, ang panukiduki sa ultrafast laser surface texturing makapauswag sa metal surface wetting properties, pagpalambo sa surface friction ug wear properties, pagpalambo sa coating adhesion, ug directional proliferation ug adhesion sa mga selula.
Figure 8. Superhydrophobic nga mga kabtangan sa giandam nga laser nga silicon nga nawong
Ingon nga usa ka cutting-edge nga teknolohiya sa pagproseso, ang ultrafast nga pagproseso sa laser adunay mga kinaiya sa gamay nga zone nga apektado sa kainit, non-linear nga proseso sa interaksyon sa mga materyales, ug pagproseso sa taas nga resolusyon lapas sa limitasyon sa diffraction. Makaamgo kini sa taas nga kalidad ug taas nga katukma nga pagproseso sa micro-nano sa lainlaing mga materyales. ug three-dimensional nga micro-nano structure fabrication. Ang pagkab-ot sa paghimo sa laser sa mga espesyal nga materyales, komplikado nga istruktura ug espesyal nga mga aparato nagbukas sa bag-ong mga agianan alang sa paghimo sa micro-nano. Sa pagkakaron, ang femtosecond laser kaylap nga gigamit sa daghang mga cutting-edge nga siyentipikong natad: ang femtosecond laser mahimong gamiton sa pag-andam sa nagkalain-laing optical device, sama sa microlens arrays, bionic compound nga mga mata, optical waveguides ug metasurfaces; gamit ang taas nga katukma, taas nga resolusyon ug Uban sa tulo-ka-dimensional nga mga kapabilidad sa pagproseso, ang femtosecond laser makaandam o mag-integrate sa microfluidic ug optofluidic chips sama sa microheater components ug three-dimensional microfluidic channels; Dugang pa, ang femtosecond laser mahimo usab nga mag-andam sa lainlaing mga lahi sa micro-nanostructure sa nawong aron makab-ot ang anti-reflection, anti-reflection, super-hydrophobic, anti-icing ug uban pang mga gimbuhaton; Dili lang kana, ang femtosecond laser gigamit usab sa natad sa biomedicine, nga nagpakita sa talagsaong pasundayag sa mga natad sama sa biological micro-stent, cell culture substrates ug biological microscopic imaging. Lapad nga mga prospect sa aplikasyon. Sa pagkakaron, ang mga natad sa aplikasyon sa pagproseso sa femtosecond laser nagkalapad matag tuig. Dugang pa sa gihisgutan sa ibabaw nga micro-optics, microfluidics, multi-functional micro-nanostructures ug biomedical engineering nga mga aplikasyon, kini usab adunay dako nga papel sa pipila ka mga nag-uswag nga mga natad, sama sa pag-andam sa metasurface. , micro-nano manufacturing ug multi-dimensional optical information storage, etc.
Oras sa pag-post: Abr-17-2024
