【技術(shù)推介】跨尺度激光精密加工技術(shù)
針對(duì)航空航天、新能源汽車、光電顯示、集成電路等戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵構(gòu)件如高端模具、齒輪、晶圓、PCB等高精高效加工需求，采用激光制造技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法，顯著提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，提升自動(dòng)化及智能化水平。團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)多套跨尺度激光制造裝備及工藝，攻克基于在線監(jiān)測(cè)的激光清洗、打磨、微細(xì)加工等多種共性關(guān)鍵技術(shù)：激光清洗多種污染物，效率達(dá)幾十平方米每小時(shí)；激光打磨一站式將復(fù)雜構(gòu)件表面粗糙度降低至Ra0.1m以下，效率達(dá)數(shù)百平方厘米每小時(shí)；超快激光加工技術(shù)不僅可對(duì)金屬、陶瓷或半導(dǎo)體等難加工材料構(gòu)件開展微納米級(jí)別的微細(xì)切割、打孔，而且用于光電顯示、集成電路、鋰電等領(lǐng)域多功能表面制備。
超快激光一般是指脈沖寬度短于10 ps的皮秒激光和飛秒激光，超快激光的脈沖寬度極窄、能量密度極高、與材料作用的時(shí)間極短，超快激光加工具有超強(qiáng)、超快、超精密的特性，是制造技術(shù)領(lǐng)域的前沿方向之一。超快激光與材料相互作用，能夠改變材料的物態(tài)和性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)微米至納米跨尺度的控形與控性，代表性的技術(shù)手段有飛秒激光直寫、雙光子聚合、干涉光刻、激光誘導(dǎo)表面納米結(jié)構(gòu)和納米顆粒等。此外，超快激光跨尺度微納制造在航空航天器表面功能微納結(jié)構(gòu)（抗結(jié)冰、減阻、抗反射結(jié)構(gòu)等）和新能源微型器件（微電池、微電容等）制造方面均有顯著優(yōu)勢(shì)。
超快激光跨尺度微納制造技術(shù)涉及兩大核心問題——確保超快激光制造過程中的納米尺度的制造精度以及微納米跨尺度多級(jí)結(jié)構(gòu)制造能力，涉及機(jī)械學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)等多學(xué)科的交叉與融合。未來研究方向主要包括：①發(fā)展完備的理論模型用于描述超快激光與材料相互作用，研究超快激光時(shí)/空/頻域光場(chǎng)調(diào)控對(duì)材料電子動(dòng)態(tài)和性質(zhì)的影響機(jī)制與規(guī)律；②揭示納米尺度與納米精度下加工、成形、波性和跨尺度制造中的尺度效應(yīng)、表面/界面效應(yīng)等規(guī)律；③闡明物質(zhì)結(jié)構(gòu)演變機(jī)理及其與器件功能的聯(lián)系，探索制造過程由宏觀進(jìn)入微觀時(shí)能量、結(jié)構(gòu)和性能間的作用機(jī)理與轉(zhuǎn)換規(guī)律，最終建立超快激光跨尺度微納制造技術(shù)理論基礎(chǔ)、工藝裝備和精確表征與計(jì)量方法。
激光技術(shù)的巔峰之作：揭秘跨尺度激光精密加工技術(shù)
在科技的浪潮中，激光技術(shù)如同一顆璀璨的明星，以其獨(dú)特的光束特性和高精度加工能力，引領(lǐng)著制造業(yè)的革新。而今天，我們要介紹的跨尺度激光精密加工技術(shù)，更是這一領(lǐng)域的巔峰之作，它打破了傳統(tǒng)加工技術(shù)的界限，實(shí)現(xiàn)了從微觀到宏觀的全方位精密加工。
一、跨尺度激光精密加工技術(shù)概述
跨尺度激光精密加工技術(shù)，顧名思義，就是在不同尺度下，利用激光束對(duì)材料進(jìn)行高精度加工的一種技術(shù)。它不僅能處理毫米級(jí)別的大型工件，還能深入到微米甚至納米級(jí)別的微觀世界，進(jìn)行精密的切割、焊接、打孔等操作。這種技術(shù)的出現(xiàn)，極大地拓寬了激光加工的應(yīng)用領(lǐng)域，為制造業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。
二、技術(shù)原理與特點(diǎn)
跨尺度激光精密加工技術(shù)基于激光的高強(qiáng)度、高方向性和高單色性等特點(diǎn)，通過精確控制激光束的聚焦和掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的精密加工。其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
高精度：激光束可以聚焦到極小的尺寸，實(shí)現(xiàn)微米甚至納米級(jí)別的加工精度，滿足了高精度加工的需求。
高效率：激光加工速度快，熱影響區(qū)小，加工效率高，能夠大幅縮短生產(chǎn)周期。
廣泛適用性：幾乎適用于所有金屬和非金屬材料，不受材料性質(zhì)的限制。
非接觸加工：加工過程中無需刀具接觸，避免了材料的機(jī)械損傷和變形。
三、應(yīng)用領(lǐng)域
跨尺度激光精密加工技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，包括但不限于以下幾個(gè)方面：
電子信息產(chǎn)業(yè)：在手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品中，利用跨尺度激光精密加工技術(shù)進(jìn)行切割、打孔等操作，提高了產(chǎn)品的精度和性能。
新能源領(lǐng)域：在動(dòng)力電池、太陽能電池等新能源產(chǎn)品中，激光焊接技術(shù)已成為標(biāo)配，實(shí)現(xiàn)了高效率、高質(zhì)量的生產(chǎn)。
航空航天領(lǐng)域：在航空航天領(lǐng)域，跨尺度激光精密加工技術(shù)被用于制造高精度零件和復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，提高了產(chǎn)品的可靠性和安全性。
生物醫(yī)療領(lǐng)域：在生物醫(yī)療領(lǐng)域，激光技術(shù)被用于制造醫(yī)療器械、生物芯片等高精度產(chǎn)品，為醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。
四、未來展望
隨著科技的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷需求，跨尺度激光精密加工技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展壯大。未來，我們可以期待更多的創(chuàng)新應(yīng)用和技術(shù)突破，為制造業(yè)的發(fā)展注入新的動(dòng)力。同時(shí)，我們也需要關(guān)注技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)和問題，如設(shè)備成本、操作難度等，積極尋求解決方案，推動(dòng)技術(shù)的普及和應(yīng)用。
【技術(shù)推介】跨尺度激光精密加工技術(shù)
07-16-2024
