Bisan tuod ang mga ultrafast laser naglungtad na sulod sa mga dekada, ang mga aplikasyon sa industriya kusog nga mitubo sa miaging duha ka dekada. Niadtong 2019, ang bili sa merkado sa ultrafastmateryal nga laserAng pagproseso gibana-bana nga US$460 milyon, nga adunay compound annual growth rate nga 13%. Ang mga lugar nga gigamit diin ang mga ultrafast laser malampusong gigamit sa pagproseso sa mga materyales sa industriya naglakip sa photomask fabrication ug pag-ayo sa industriya sa semiconductor ingon man sa silicon dicing, glass cutting/scribing ug (indium tin oxide) ITO film removal sa mga consumer electronics sama sa mga mobile phone ug tablet, piston texturing para sa industriya sa automotive, coronary stent manufacturing ug microfluidic device manufacturing para sa industriya sa medisina.
01 Paggama ug pag-ayo sa photomask sa industriya sa semiconductor
Ang mga ultrafast laser gigamit sa usa sa labing una nga mga 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 mahimong hinungdan sa metal spatter ug kadaot sa bildo, ang femtosecond laser mask wala magpakita og metal spatter, walay kadaot sa bildo, ug uban pa. Ang mga bentaha. Kini nga pamaagi gigamit sa paghimo og integrated circuits (ICs). Ang paghimo og IC chip mahimong magkinahanglan hangtod sa 30 ka maskara ug mogasto og >$100,000. Ang femtosecond laser processing makaproseso sa mga linya ug mga punto nga ubos sa 150nm.
Hulagway 1. Paghimo ug pag-ayo sa photomask
Hulagway 2. Mga resulta sa pag-optimize sa lain-laing mga sumbanan sa maskara para sa grabeng ultraviolet lithography
02 Pagputol sa silicon sa industriya sa semiconductor
Ang silicon wafer dicing usa ka standard nga proseso sa paggama sa industriya sa semiconductor ug kasagarang gihimo gamit ang mechanical dicing. Kini nga mga cutting wheel kasagarang makahimo og mga microcrack ug lisod putlon ang nipis (pananglitan ang gibag-on < 150 μm) nga mga wafer. Ang laser cutting sa mga silicon wafer gigamit na sa industriya sa semiconductor sulod sa daghang katuigan, labi na alang sa nipis nga mga wafer (100-200μm), ug gihimo sa daghang mga lakang: laser grooving, gisundan sa mechanical separation o stealth cutting (ie infrared laser beam sulod sa silicon scribing) gisundan sa mechanical tape separation. Ang nanosecond pulse laser makaproseso og 15 ka wafer kada oras, ug ang picosecond laser makaproseso og 23 ka wafer kada oras, nga adunay mas taas nga kalidad.
03 Pagputol/pag-iskribi sa bildo sa industriya sa mga elektroniko nga makonsumo
Ang mga touch screen ug protective glasses para sa mga mobile phone ug laptop nagkanipis ug ang ubang geometric nga mga porma kurbado. Kini nakapahimo sa tradisyonal nga mekanikal nga pagputol nga mas lisod. Ang tipikal nga mga laser kasagaran dili maayo ang kalidad sa pagputol, labi na kung kini nga mga display sa bildo gipatong-patong sa 3-4 ka layer ug ang ibabaw nga 700 μm nga gibag-on nga protective glass gi-temper, nga mahimong mabuak sa localized stress. Ang ultrafast lasers napamatud-an nga makahimo sa pagputol niini nga mga baso nga adunay mas maayo nga kusog sa ngilit. Para sa dagkong flat panel cutting, ang femtosecond laser mahimong i-focus sa likod nga bahin sa bildo, nga magkiskis sa sulod sa bildo nga dili makadaot sa atubangan nga bahin. Ang bildo mahimo dayon nga mabuak gamit ang mekanikal o thermal nga paagi subay sa scored pattern.
Hulagway 3. Picosecond ultrafast laser glass nga espesyal ang porma sa pagputol
04 Mga tekstura sa piston sa industriya sa awto
Ang mga gaan nga makina sa sakyanan hinimo sa aluminum alloys, nga dili sama ka lig-on sa pagkaguba sama sa cast iron. Nakaplagan sa mga pagtuon nga ang femtosecond laser processing sa mga piston texture sa sakyanan makapakunhod sa friction hangtod sa 25% tungod kay ang mga hugaw ug lana epektibong matipigan.
Hulagway 4. Pagproseso sa femtosecond laser sa mga piston sa makina sa awto aron mapaayo ang performance sa makina
05 Paggama og coronary stent sa industriya sa medisina
Minilyon nga mga coronary stents ang gitanom sa mga coronary arteries sa lawas aron maablihan ang agianan para sa dugo nga moagos ngadto sa mga namuong ugat, nga makaluwas sa minilyon nga kinabuhi matag tuig. Ang mga coronary stents 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 gilapdon nga strut 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 pagkahuman sa nawong, ug gamay nga mga debris, nga nagpamenos sa mga gasto sa post-processing.
06 Paggama og mga microfluidic device para sa industriya sa medisina
Ang mga microfluidic device kasagarang gigamit sa industriya sa medisina para sa pagsulay ug pagdayagnos sa sakit. Kini kasagarang gihimo pinaagi sa micro-injection molding sa indibidwal nga mga bahin ug dayon pag-bonding gamit ang gluing o welding. Ang ultrafast laser fabrication sa mga microfluidic device adunay bentaha sa paghimo og 3D microchannels sulod sa transparent nga mga materyales sama sa bildo nga dili na kinahanglan og koneksyon. Usa ka pamaagi mao ang ultrafast laser fabrication sulod sa bulk glass nga gisundan sa wet chemical etching, ug ang lain mao ang femtosecond laser ablation sulod sa bildo o plastik sa distilled water aron makuha ang mga debris. Laing pamaagi mao ang pag-machine sa mga channel ngadto sa nawong sa bildo ug pagsilyo niini gamit ang tabon sa bildo pinaagi sa femtosecond laser welding.
Hulagway 6. Femtosecond laser-induced selective etching aron maandam ang mga microfluidic channel sulod sa mga materyales nga bildo
07 Micro drilling sa injector nozzle
Ang femtosecond laser microhole machining mipuli sa micro-EDM sa daghang mga kompanya sa merkado sa high-pressure injector tungod sa mas dako nga pagka-flexible sa pag-usab sa mga profile sa flow hole ug mas mubo nga oras sa machining. Ang abilidad sa awtomatikong pagkontrol sa posisyon sa focus ug pagkiling sa beam pinaagi sa usa ka precessing scan head misangpot sa disenyo sa mga profile sa aperture (pananglitan, barrel, flare, convergence, divergence) nga makapalambo sa atomization o penetration sa combustion chamber. Ang oras sa pag-drilling nagdepende sa ablation volume, nga adunay gibag-on sa drill nga 0.2 - 0.5 mm ug diametro sa lungag nga 0.12 - 0.25 mm, nga naghimo niini nga teknik napulo ka pilo nga mas paspas kaysa micro-EDM. Ang microdrilling gihimo sa tulo ka yugto, lakip ang roughing ug finishing sa through-pilot holes. Ang argon gigamit isip auxiliary gas aron mapanalipdan ang borehole gikan sa oksihenasyon ug aron mapanalipdan ang katapusang plasma sa mga inisyal nga yugto.
Hulagway 7. Femtosecond laser high-precision nga pagproseso sa inverted taper hole para sa injector sa diesel engine
08 Ultra-paspas nga laser texturing
Sa bag-ohay nga mga tuig, aron mapaayo 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 atensyon sa mga tigdukiduki. Ang ultrafast laser adunay lainlaing mga bentaha sa pagproseso sama sa ubos nga kadaot ug taas nga katukma, nga nahimong sentro sa pagpalambo sa teknolohiya sa pagproseso. Sa samang higayon, ang ultrafast laser mahimong molihok sa lainlaing mga materyales, ug ang kadaot sa materyal sa pagproseso sa laser usa usab ka mayor 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 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 kasagarang panghitabo nga mahitabo kung ang mga materyales giproseso sa laser. Ang pag-andam sa mga istruktura sa micro-nano sa nawong makapauswag sa mga kabtangan sa materyal mismo ug makapahimo usab sa pag-uswag sa mga bag-ong materyales. Kini naghimo sa pag-andam sa mga istruktura sa micro-nano sa nawong pinaagi sa ultrafast laser nga usa ka teknikal nga pamaagi nga adunay hinungdanon nga kahulugan sa pag-uswag. Sa pagkakaron, para sa mga materyales nga metal, ang panukiduki sa ultrafast laser surface texturing makapauswag sa mga kinaiya sa pagkabasa sa metal surface, makapaayo sa mga kinaiya sa friction ug wear sa ibabaw, makapausbaw sa coating adhesion, ug directional proliferation ug adhesion sa mga selula.
Hulagway 8. Superhydrophobic nga mga kabtangan sa ibabaw sa silicon nga giandam sa laser
Isip usa ka cutting-edge nga teknolohiya sa pagproseso, ang ultrafast laser processing adunay mga kinaiya sa gamay nga sona nga apektado sa kainit, dili linear nga proseso sa interaksyon sa mga materyales, ug high-resolution nga pagproseso nga lapas sa limitasyon sa diffraction. Mahimo niini nga makab-ot ang taas nga kalidad ug taas nga katukma nga micro-nano nga pagproseso sa lainlaing mga materyales, ug three-dimensional nga micro-nano nga istruktura nga paghimo. Ang pagkab-ot sa laser manufacturing sa mga espesyal nga materyales, komplikado nga mga istruktura, ug mga espesyal nga aparato nagbukas sa bag-ong mga agianan alang sa micro-nano nga paghimo. Sa pagkakaron, ang femtosecond laser kaylap nga gigamit sa daghang cutting-edge nga natad sa siyensya: ang femtosecond laser mahimong magamit sa pag-andam sa lainlaing mga optical device, sama sa microlens arrays, bionic compound eyes, optical waveguides, ug metasurfaces; gamit ang taas nga katukma, taas nga resolusyon, ug three-dimensional nga mga kapabilidad sa pagproseso, ang femtosecond laser makaandam o maka-integrate sa mga microfluidic ug optofluidic chips sama sa mga sangkap sa microheater ug three-dimensional nga microfluidic channels; Dugang pa, ang femtosecond laser mahimo usab nga mag-andam sa lainlaing mga klase sa surface micro-nanostructures 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 performance sa mga natad sama sa biological micro-stent, cell culture substrates ug biological microscopic imaging. Halapad nga mga palaaboton sa aplikasyon. Sa pagkakaron, ang mga natad sa aplikasyon sa femtosecond laser processing nagkadako matag tuig. Gawas pa sa nahisgutang micro-optics, microfluidics, multi-functional micro-nanostructures ug biomedical engineering applications, kini adunay usab dako nga papel sa pipila ka mga bag-ong natad, sama sa metasurface preparation, micro-nano manufacturing ug multi-dimensional optical information storage, ug uban pa.
Oras sa pag-post: Abr-17-2024
