【技術推介】跨尺度激光精密加工(gōng)技(jì)術
07-16-2024
  【技術推介】跨尺(chǐ)度激光精密加工(gōng)技術
  針對航空航天、新能源汽車、光電顯示、集成電路等戰略產(chǎn)業關(guān)鍵構件如高端(duān)模具、齒輪、晶圓、PCB等高精高效加工需求,采用激光製造技術代替傳統方法,顯著提高加工質量和生產效率,提升自動化及智能化水平。團隊自主開發多套跨尺(chǐ)度激光製造裝備(bèi)及工藝,攻克基於在線監測的激光清洗、打(dǎ)磨、微細加(jiā)工等多種共(gòng)性關鍵技術:激光(guāng)清洗多種汙染物,效率達幾十平方米每小時;激光打磨一站式將複雜構件表麵(miàn)粗糙度降低(dī)至Ra0.1m以(yǐ)下,效率達數百平方厘米每小時;超快激光加工技術(shù)不僅(jǐn)可對金(jīn)屬、陶瓷或半導體等難加工材料構件開展微納米(mǐ)級別的微細(xì)切割、打孔,而且(qiě)用於(yú)光電顯示、集成電路(lù)、鋰電等領域多功能表麵製備。
  超快激光一(yī)般(bān)是指(zhǐ)脈衝寬度短於10 ps的皮秒激光和飛秒激光,超快激光的脈衝寬度(dù)極窄、能量密度極高、與材料作用(yòng)的(de)時間極短(duǎn),超快激光加工具有超強、超(chāo)快、超精(jīng)密的特性,是製造技術領域(yù)的前(qián)沿(yán)方向之一。超快激(jī)光與材料相互作用,能夠改變材(cái)料的物態和性質,可實現微米至納米跨尺度的控形與控性,代表性的技術手段有飛秒激光直寫、雙光子(zǐ)聚合、幹涉光刻、激光誘導表麵納(nà)米結構和納米顆粒等。此外,超快激(jī)光(guāng)跨尺度微(wēi)納製(zhì)造在(zài)航空航(háng)天器表麵功能微納結構(抗結冰、減阻、抗反射結構等)和新能源微型器件(微電池、微電(diàn)容等)製造方麵均有顯著(zhe)優勢。
  超快激光跨尺度微納製造技術涉及兩大核心(xīn)問題(tí)——確保超快激光製造過(guò)程中的納米尺度的製造(zào)精度以及微(wēi)納米跨尺度多級結構製造能力,涉及機械學、物理學、化學、生物學(xué)、材料科學(xué)、信息科學等多學科的交(jiāo)叉與融合。未來研究(jiū)方向主要包括:①發展完備的理論(lùn)模型用於描述超快激光與材料相互作用,研究超(chāo)快激光時/空(kōng)/頻域光場調(diào)控對材料電子動態和性質的影響機製與規律;②揭示納米尺度(dù)與納米精度下加工、成形、波性和(hé)跨尺度製造中的尺度效應、表麵/界麵效應等規律(lǜ);③闡明物質結構演變機理及其與器件功能的聯係,探索製造過程由宏觀進入微觀時能量、結構和性能間的(de)作用機理與轉(zhuǎn)換規律,最終(zhōng)建立超快激光跨尺度微納製造技術(shù)理論基礎、工藝裝備和精確表征與計量方法。
  激光技(jì)術(shù)的巔峰之作:揭秘跨尺度激光(guāng)精密加工技術
  在(zài)科技的(de)浪潮中,激光技術如同一顆璀璨的明星,以其獨(dú)特的光(guāng)束特性和高精度加工能力,引領著製造業的革新。而今天,我們要介紹的跨尺度激光精密加工技術,更是這一領(lǐng)域的巔(diān)峰之作,它打破了傳統加工技術的界(jiè)限,實現了(le)從微觀(guān)到宏觀的全方位(wèi)精密加工。
  一(yī)、跨尺度激光精密加工技術概(gài)述
  跨尺度激光精密加工技術,顧名思義,就是(shì)在不同尺度下,利用激光(guāng)束對材料進行高精度加(jiā)工的一種技術。它不僅能處理毫米級別(bié)的大型工件(jiàn),還能深入到微米甚至納米級別的微觀世界,進行精密的切(qiē)割、焊接、打孔等操作。這種技術的出現,極大地拓(tuò)寬了激光加工的應用(yòng)領域,為製造業的發展注入了新的活力。
  二(èr)、技術原理與特點
  跨尺度(dù)激光精密加(jiā)工技術基於激光的高強度、高方向性(xìng)和高單色性等特點,通過精確控(kòng)製激光束的聚焦和(hé)掃描,實現對材料的精密加工。其特點主要體現在以下幾個方麵:
  高精度:激光束可以聚焦到極小的尺寸,實現微(wēi)米甚至納米級別的加工精度,滿足了高精(jīng)度加工的需求。
  高效率:激光(guāng)加工速度快,熱影響區小(xiǎo),加(jiā)工效率高,能夠大幅(fú)縮短生產周期。
  廣泛適用性:幾乎適用於(yú)所(suǒ)有金屬和非金屬材料,不受材料性質的限製。
  非接觸加(jiā)工:加(jiā)工過程中無需刀具接(jiē)觸,避免了材料的機(jī)械損傷和變形。
  三、應用領域
  跨尺度激光精密加工技術的應用領域十分廣泛,包括但不限於以下幾個方麵:
  電子信息產業:在手機、平板電腦等電子(zǐ)產品中,利用跨尺(chǐ)度激光精密加工技術進行切割(gē)、打(dǎ)孔等操作,提高了(le)產品的精度和性能。
  新能源領域:在動力電池(chí)、太陽能電池等新(xīn)能源產品中,激光焊接技術已(yǐ)成為標配,實現(xiàn)了高效(xiào)率、高質量的生產。
  航空航天領域:在航空航天領域,跨尺度激(jī)光精密加工技術被用於製造高(gāo)精度零件和複雜(zá)結(jié)構件,提高了產品的可靠性和(hé)安全性。
  生物醫療領域:在生(shēng)物醫療領域,激光技術被用於製造醫療器械、生物芯片等高精度產品,為醫療事業(yè)的發展提供了有力支持。
  四、未來展望
  隨(suí)著科技的不斷進步和市場的不斷需求,跨尺度激光精密加工技術將繼續發展壯大(dà)。未來(lái),我們可(kě)以期待更多的創新應用和技術突破,為製造業(yè)的發展注入新的動力。同時,我(wǒ)們也需(xū)要關注技術發展的挑戰和問題,如設備成本、操作難度等,積極尋求解決方案,推動技術的普及和應用。

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