激光是作为继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明。激光是指原子受激辐射产生的光,具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的特性。激光的良好性能使其在工业、通信、医学、等领域具备较高的应用高价值。飞秒激光精细微加工领域技术门槛高,涉足企业不多,公司竞争力强劲。激光行业中宏观加工市场规模较大,参与竞争的企业数量较多。激光精细微加工领域技术门槛较高,起步较晚,参与竞争的企业数量较少。飞秒激光微加工是通过高光子能量或者高峰值功率和物质发生相互作用,可以在很短的时间内将物质的分子健直接破坏从而改变局部材料的特性而实现加工目的。飞秒激光是指时域脉冲宽度在飞秒(10-15秒)量级的激光,在时间分辨率上属于超快激光(ultra-fast laser)。北京自动化飞秒激光精密喷嘴
飞秒激光加工技术具有以下特点:高精度:飞秒激光加工具有极高的加工精度,能够实现微纳米级别的加工。非接触加工:激光加工是一种非接触加工技术,可以避免材料表面的污染和损伤。适用性广:飞秒激光加工技术适用于多种材料,包括金属、陶瓷、玻璃等。灵活性:可以通过调整激光参数和加工路径来实现对不同形状和尺寸的加工。低热影响区:由于加工时间极短,热影响区非常小,可以减少或避免材料的热损伤。对于金属纤维薄片的加工,飞秒激光微纳加工技术可以实现精确的切割、微孔加工、表面微结构刻蚀等。这种技术在微电子器件、光学器件、生物医学器件等领域具有重要的应用价值。北京高效飞秒激光精密制造飞秒激光新技术应用主要应用行业包括:合金微铸造、精确孔径和电极结构加工、航空难材料加工、医疗等领域。
飞秒激光在诱导金属微结构加工应用方面和精细加工方面的其他应用如下:金属纳米颗粒加工自1993年HengleinA等人利用激光消融法制备金属纳米颗粒以来,许多研究小组制备出高纯度、力度分布均匀的金属纳米颗粒。LinkH等人进一步控制飞秒激光的能流密度和照射时间,将金属纳米棒完全融化为金属纳米点。与其他激光脉冲相比,飞秒激光改变的金属颗粒尺寸大小和特定形状,使金属纳米颗粒特别是贵金属(Au、Hg、Pt、Pd等)在催化、非线性光学、医用材料科学等领域具有广阔的应用前景。
飞秒激光技术在航空发动机制造上的应用:长久以来,我国发动机制造技术始终是制约航空航天事业发展的瓶颈,产品的质量不过关来自两方面:一是材料技术;二是材料加工技术。飞秒激光钻孔恰恰解决了这个难题!在航空航天领域,燃气涡轮是发动机的三大关键部件之一,其性能直接决定了发动机的好坏。然而航空发动机的涡轮叶片工作温度至少为1400摄氏度,因此必须对高温部件,尤其是叶片必须使用精确的冷却技术。叶片冷却一般通过大量不同直径的气膜孔来实现,孔径约为100~700微米,且空间分布复杂,多为斜孔,角度为15°到90°不等,为了提高冷却效率,开孔形状往往成扇形或者矩形,这给加工带来极大的难度。目前主流的方法是高速电火花,但工具电极制造极为困难,加工好的部件易磨损,加工速度慢,排除孔内的加工屑比较困难,不易散热,根本不适合大批量生产。此外,现代发动机叶片表面通常要覆盖一层热障涂层、一般是陶瓷材料,采用传统电火花无法加工,是未来先进发动机制造的关键技术。随着未来发动机叶片材料逐渐走向非金属化,电火花加工更不靠谱,而飞秒激光加工具有材料适应广、定位精度高、无机械变形、无直接接触等各种优点,非常适合加工微型孔。飞秒激光适用于在各类金属、非金属、复合材料等多种材料上进行盲孔/异型孔等结构的可控锥度精细加工。
与传统激光加工方法相比,飞秒激光加工具有以下优点:高精度:飞秒激光器能够产生极短的脉冲,使得加工过程中的能量传输更加精确,因此可以实现非常精细的切割线条和小尺寸的孔径。低热影响:由于飞秒激光脉冲的极短时间尺度,加工过程中的热影响区域极小,几乎可以忽略不计。这样就可以避免氮化硅等材料发生热应力导致的裂纹或变形问题,保证加工质量。高加工效率:飞秒激光器的高能量密度使得加工速度相对较快,可以在短时间内完成复杂的切割和打孔任务。这提高了生产效率并降低了加工成本。适用性广:飞秒激光加工技术不仅适用于氮化硅,还可以用于其他高硬度、脆性或热敏感的材料,如玻璃、陶瓷和聚合物等。无需后加工:由于飞秒激光加工过程中几乎没有产生热影响区域,因此通常不需要进行额外的表面处理或后加工步骤,从而节省了时间和成本。飞秒激光可以用在聚合物加工、医学成像及外科医疗上。北京高精密飞秒激光MLCC轮刀
指纹识别模组在手机上的应用带动了飞秒激光设备的采购。北京自动化飞秒激光精密喷嘴
目前用于眼科屈光诊疗的全飞秒激光应该是飞秒技术在医疗中应用的成熟的设备之一。还有扩张器、内窥镜和导管等的加工等等。还有在医学诊疗方面,与长脉冲激光相比,飞秒激光能量高度集中,作用期间几乎没有热量传输效应,因此也不会引起周围环境温度的上升,这在激光手术医疗应用方面非常重要。数度的温度上升一方面会在瞬间变成压力波传到神经细胞产生痛感,另一方面可能会对生物体组织造成致命伤害。因此,飞秒激光可以实现无痛和无损伤的安全诊疗。北京自动化飞秒激光精密喷嘴
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