Гарчанде ки лазерҳои ултратез даҳсолаҳо боз вуҷуд доранд, татбиқи саноатӣ дар ду даҳсолаи охир босуръат афзоиш ёфтааст. Дар соли 2019, арзиши бозории лазерҳои ултратез...маводи лазерӣкоркард тақрибан 460 миллион доллари ИМА-ро ташкил дод, ки суръати афзоиши солонаи он 13% -ро ташкил медиҳад. Соҳаҳои татбиқ, ки дар онҳо лазерҳои ултратез барои коркарди маводҳои саноатӣ бомуваффақият истифода шудаанд, инҳоянд: истеҳсоли фотониқобҳо ва таъмири онҳо дар саноати нимноқилҳо, инчунин буридани кремний, буридан/скрипка кардани шиша ва тоза кардани плёнкаи (оксиди қалъагии индий) ITO дар электроникаи истеъмолӣ, ба монанди телефонҳои мобилӣ ва планшетҳо, бофтани поршен барои саноати автомобилсозӣ, истеҳсоли стентҳои коронарӣ ва истеҳсоли дастгоҳҳои микрофлюидӣ барои саноати тиббӣ.
01 Истеҳсол ва таъмири ниқобҳои фотоэлектрикӣ дар саноати нимноқилҳо
Лазерҳои ултрасуръат дар яке аз аввалин барномаҳои саноатӣ дар коркарди мавод истифода мешуданд. Ширкати IBM дар солҳои 1990-ум дар бораи истифодаи аблятсияи лазерии фемтосония дар истеҳсоли ниқобҳои фотосиклӣ гузориш дод. Дар муқоиса бо аблятсияи лазерии наносония, ки метавонад пошидани металл ва осеби шишаро ба вуҷуд орад, ниқобҳои лазерии фемтосония пошидани металл, осеби шиша ва ғайраро нишон намедиҳанд. Бартариятҳо. Ин усул барои истеҳсоли схемаҳои интегралӣ (IC) истифода мешавад. Истеҳсоли чипи IC метавонад то 30 ниқобро талаб кунад ва арзиши он >100,000 долларро ташкил диҳад. Коркарди лазерии фемтосония метавонад хатҳо ва нуқтаҳои зери 150 нм-ро коркард кунад.
Расми 1. Сохтани ниқобҳои фотоаппаратӣ ва таъмир
Расми 2. Натиҷаҳои беҳсозии намунаҳои гуногуни ниқоб барои литографияи ултрабунафши шадид
02 Буридани силикон дар саноати нимноқилҳо
Реза кардани пластинаҳои кремний як раванди стандартии истеҳсолӣ дар саноати нимноқилҳо мебошад ва одатан бо истифода аз резакунии механикӣ анҷом дода мешавад. Ин чархҳои буриш аксар вақт микрошикофҳоро ба вуҷуд меоранд ва буридани пластинаҳои тунук (масалан, ғафсӣ < 150 мкм) душвор аст. Буридани лазерии пластинаҳои кремний солҳои зиёд дар саноати нимноқилҳо, махсусан барои пластинаҳои тунук (100-200 мкм) истифода мешавад ва дар якчанд марҳила анҷом дода мешавад: сӯрохкунии лазерӣ, баъдан ҷудокунии механикӣ ё буридани пинҳонӣ (масалан, нури лазерии инфрасурх дар дохили скрининги кремний) ва баъдан ҷудокунии механикии лента. Лазери импулси наносония метавонад 15 пластинаро дар як соат ва лазери пикосония метавонад 23 пластинаро дар як соат бо сифати баландтар коркард кунад.
03 Буридан/хаткашии шиша дар саноати электроникаи истеъмолӣ
Экранҳои сенсорӣ ва айнакҳои муҳофизатӣ барои телефонҳои мобилӣ ва ноутбукҳо тунуктар мешаванд ва баъзе шаклҳои геометрӣ каҷ мешаванд. Ин буриши механикии анъанавиро душвортар мекунад. Лазерҳои маъмулӣ одатан сифати пасти буришро ба бор меоранд, хусусан вақте ки ин дисплейҳои шишагӣ 3-4 қабат ҷамъ карда мешаванд ва шишаи муҳофизатии болоии 700 мкм ғафсӣ гарм карда мешавад, ки метавонад бо фишори маҳаллӣ шикаста шавад. Нишон дода шудааст, ки лазерҳои ултратез метавонанд ин айнакҳоро бо қуввати беҳтари канор буранд. Барои буриши панелҳои калони ҳамвор, лазери фемтосекундро метавон ба сатҳи қафои варақаи шиша равона кард ва даруни шишаро бе осеб расонидан ба сатҳи пеши он харошид. Сипас шишаро бо истифода аз воситаҳои механикӣ ё гармӣ дар баробари нақшаи холӣ шикастан мумкин аст.
Расми 3. Буриши шишаи лазерии ултратези пикосекундӣ бо шакли махсус
04 Матнҳои поршенӣ дар саноати автомобилсозӣ
Муҳаррикҳои сабуки мошинҳо аз хӯлаҳои алюминий сохта шудаанд, ки ба мисли оҳани рехтагарӣ ба фарсудашавӣ тобовар нестанд. Таҳқиқот нишон доданд, ки коркарди бо лазери фемтосекундии сохторҳои поршени мошин метавонад соишро то 25% кам кунад, зеро партовҳо ва равғанро метавон самаранок нигоҳ дошт.
Расми 4. Коркарди поршенҳои муҳаррики автомобилӣ бо лазери фемтосекундӣ барои беҳтар кардани кори муҳаррик
05 Истеҳсоли стентҳои коронарӣ дар саноати тиб
Миллионҳо стентҳои коронарӣ ба рагҳои коронарии бадан имплантатсия карда мешаванд, то каналеро барои ҷараёни хун ба рагҳои лахташуда кушоянд ва ҳар сол миллионҳо ҷонро наҷот медиҳанд. Стентҳои коронарӣ одатан аз тӯри симии металлӣ (масалан, пӯлоди зангногир, хӯлаи никел-титан ё хӯлаи кобалт-хром) бо паҳнои тақрибан 100 мкм сохта мешаванд. Дар муқоиса бо буриши лазерии импулси дароз, бартариҳои истифодаи лазерҳои ултратез барои буридани қавсҳо сифати баланди буриш, коркарди беҳтари сатҳ ва партовҳои камтар мебошанд, ки хароҷоти пас аз коркардро кам мекунад.
06 Истеҳсоли дастгоҳҳои микрофлюидӣ барои саноати тиб
Дастгоҳҳои микрофлюидӣ одатан дар саноати тиб барои санҷиш ва ташхиси бемориҳо истифода мешаванд. Инҳо одатан бо роҳи қолаби микроинъексионии қисмҳои алоҳида ва сипас бо истифода аз часпак ё кафшер пайваст кардан истеҳсол карда мешаванд. Истеҳсоли ултратези дастгоҳҳои микрофлюидӣ бартарии истеҳсоли микроканалҳои сеченакаро дар дохили маводҳои шаффоф, ба монанди шиша, бидуни ниёз ба пайвастшавӣ дорад. Як усул истеҳсоли ултратези лазерӣ дар дохили шишаи калонҳаҷм аст, ки пас аз он кандакории кимиёвии тар анҷом дода мешавад ва усули дигар аблятсияи лазерии фемтосония дар дохили шиша ё пластикӣ дар оби тозашуда барои тоза кардани партовҳо мебошад. Роҳи дигар ин коркарди каналҳо ба сатҳи шиша ва мӯҳр кардани онҳо бо рӯйпӯши шишагӣ тавассути кафшери лазерии фемтосония мебошад.
Расми 6. Кандакорӣ бо истифода аз лазери фемтосекундӣ барои омода кардани каналҳои микрофлюидӣ дар дохили маводҳои шишагӣ
07 Сӯрохии хурди сӯрохии сӯзандору
Коркарди сӯрохиҳои хурди лазерӣ бо истифода аз лазери фемтосония дар бисёр ширкатҳо дар бозори инжекторҳои фишори баланд ҷои микро-EDM-ро гирифтааст, ки ин ба таври худкор мавқеи фокус ва майли шуоъро тавассути сари сканкунии пешакӣ муайянкунанда ба тарҳрезии профилҳои диафрагма (масалан, баррел, алангагирӣ, конвергенсия, дивергенсия) оварда расонидааст, ки метавонанд атомизатсия ё воридшавиро дар камераи сӯзишворӣ мусоидат кунанд. Вақти пармакунӣ аз ҳаҷми аблятсия вобаста аст, ки ғафсии парма 0,2 - 0,5 мм ва диаметри сӯрох 0,12 - 0,25 мм аст, ки ин техникаро нисбат ба микро-EDM даҳ маротиба тезтар мекунад. Микропармакунӣ дар се марҳила, аз ҷумла коркарди ноҳамвор ва анҷом додани сӯрохиҳои тавассути пилот, анҷом дода мешавад. Аргон ҳамчун гази ёрирасон барои муҳофизат кардани сӯрохи пармакунӣ аз оксидшавӣ ва муҳофизат кардани плазмаи ниҳоӣ дар марҳилаҳои аввал истифода мешавад.
Расми 7. Коркарди дақиқи баланди сӯрохи конуси чаппашуда барои инжектори муҳаррики дизелӣ бо лазери фемтосекундӣ
08 Текстурасозии лазерии ултра зуд
Дар солҳои охир, бо мақсади беҳтар кардани дақиқии коркард, кам кардани зарари мавод ва баланд бардоштани самаранокии коркард, соҳаи микромеханизмҳо тадриҷан ба маркази таваҷҷӯҳи муҳаққиқон табдил ёфтааст. Лазери ултратез дорои бартариҳои гуногуни коркард, аз қабили зарари кам ва дақиқии баланд мебошад, ки ба маркази таваҷҷӯҳи рушди технологияи коркард табдил ёфтааст. Дар айни замон, лазерҳои ултратез метавонанд ба маводҳои гуногун таъсир расонанд ва зарари мавод бо коркарди лазер низ самти асосии тадқиқот мебошад. Лазери ултратез барои абляцияи маводҳо истифода мешавад. Вақте ки зичии энергияи лазер аз остонаи аблятсияи мавод баландтар аст, сатҳи маводи аблятсияшуда сохтори микро-нано бо хусусиятҳои муайянро нишон медиҳад. Тадқиқотҳо нишон медиҳанд, ки ин сохтори махсуси сатҳи як падидаи маъмулӣ аст, ки ҳангоми коркарди мавод бо лазер рух медиҳад. Омода кардани сохторҳои микро-нанои рӯизаминӣ метавонад хосиятҳои худи маводро беҳтар кунад ва инчунин имкон диҳад, ки маводҳои нав таҳия карда шаванд. Ин омода кардани сохторҳои микро-нанои рӯизаминиро бо лазери ултратез ба як усули техникӣ бо аҳамияти муҳими рушд табдил медиҳад. Дар айни замон, барои маводҳои металлӣ, таҳқиқот дар бораи текстурасозии сатҳи лазерии ултратез метавонад хосиятҳои тар кардани сатҳи металлро беҳтар кунад, хосиятҳои соиш ва фарсудашавии сатҳиро беҳтар созад, часпакии рӯйпӯшро беҳтар созад ва паҳншавии самтӣ ва часпакии ҳуҷайраҳоро афзоиш диҳад.
Расми 8. Хусусиятҳои супергидрофобии сатҳи кремнийи бо лазер омодашуда
Ҳамчун як технологияи пешрафтаи коркард, коркарди ултрафасъати лазерӣ хусусиятҳои минтақаи хурди таъсири гармӣ, раванди ғайрихаттии мутақобила бо маводҳо ва коркарди баландсифатро аз ҳадди дифраксия дорад. Он метавонад коркарди микро-нано бо сифати баланд ва дақиқии маводҳои гуногун ва истеҳсоли сохторҳои сеченакаи микро-нано-ро амалӣ кунад. Ба даст овардани истеҳсоли лазерии маводҳои махсус, сохторҳои мураккаб ва дастгоҳҳои махсус роҳҳои навро барои истеҳсоли микро-нано мекушояд. Дар айни замон, лазери фемтосекундӣ дар бисёр соҳаҳои пешрафтаи илмӣ васеъ истифода мешавад: лазери фемтосекундӣ метавонад барои тайёр кардани дастгоҳҳои гуногуни оптикӣ, ба монанди массивҳои микролинзаҳо, чашмони пайвастаи бионӣ, роҳнамоҳои мавҷҳои оптикӣ ва метасатҳҳо истифода шавад; бо истифода аз дақиқии баланд, баландсифат ва қобилиятҳои коркарди сеченака, лазери фемтосекундӣ метавонад микрофлюидӣ ва оптофлюидиро, ба монанди ҷузъҳои микрогармкунак ва каналҳои сеченакаи микрофлюидӣ, омода ё муттаҳид кунад; Илова бар ин, лазери фемтосония инчунин метавонад намудҳои гуногуни микронаносохторҳои сатҳӣ барои ноил шудан ба функсияҳои зиддиинъикос, зиддиинъикос, супергидрофобӣ, зидди яхбандӣ ва дигар вазифаҳоро омода кунад; на танҳо ин, лазери фемтосония инчунин дар соҳаи биотиб истифода шудааст ва дар соҳаҳо ба монанди микростентҳои биологӣ, субстратҳои парвариши ҳуҷайра ва аксбардории биологӣ натиҷаҳои аъло нишон медиҳад. Дурнамои васеъи татбиқ. Дар айни замон, соҳаҳои татбиқи коркарди лазери фемтосония сол аз сол васеъ мешаванд. Илова бар микрооптика, микрофлюидик, микронаносохторҳои бисёрфунксионалӣ ва барномаҳои муҳандисии биотиббӣ, он инчунин дар баъзе соҳаҳои навбунёд, ба монанди омодасозии метасатҳ, истеҳсоли микронано ва нигоҳдории иттилооти оптикии бисёрченакаи ва ғайра нақши бузург мебозад.
Вақти нашр: 17 апрели соли 2024
