超快激光在精細加（jiā）工及微納製造範疇的普遍應用

激光（guāng）是（shì）20世紀以來繼核能、電（diàn）腦（nǎo）、半導體之後，人類的又一嚴重創造，被稱（chēng）為“最快的刀”、“最準的（de）尺（chǐ）”、“最亮的光”。往常激光在日常生活中曾經有諸多應用，例（lì）如激光切割、激光測（cè）距、激（jī）光雷達、激光矯視、激光美容等等。特別是在加工製（zhì）造範（fàn）疇，相比於傳統（tǒng）加工方式，激光快速和精密的優勢（shì）更為顯著。

飛秒激光能夠（gòu）高效完成（chéng）微米級尺寸、特殊外形、極致精度的加工，資料外表無凝結痕跡，邊緣潤滑（huá）、清潔，無飛濺物。

應用舉例

1）鋰離子電池電極資料精細切割；

2）鋰離子電池（chí）焊具資料的精細刻蝕；

3）血管支架的精細切割；

4）飛機發起（qǐ）機葉片（piàn）精（jīng）細打孔；

5）手機麵屏的精細切割（gē）；

6）陶（táo）瓷麵板（bǎn）的精細切割與刻蝕；

超（chāo）快激光（guāng）：將來精密加工新趨向

超快激光與傳統激光還是有所區別。傳（chuán）統激光是應用光的（de）熱效應對資料停止加工（gōng），而（ér）超快激光采用的超短脈衝激光是應用場效應停止加工，不隻能夠到達更高的精度，並且不會對資料外表形成損傷，超（chāo）短脈（mò）衝激光的整個加（jiā）工（gōng）過程中理論上（shàng）不產生熱，因而稱為“冷加（jiā）工”。超短脈衝（chōng）激光另一個特性（xìng）是瞬時功率十（shí）分高，高到能夠直接使資料電離，打斷資料的分子（zǐ）鍵。這種瞬時功率能夠到達以至（zhì）超越全世界電網的均勻功率。

由於上述特性，賦予了超快激光在（zài）精（jīng）密加工方麵（miàn）的突出優勢。不隻能夠（gòu）完成極致的加工精度，並且由於無損加工，能（néng）夠到達（dá）很高的外表精（jīng）度和質量。對超硬、耐高溫等眾多傳統方式難以（yǐ）加工的資料也具有極好（hǎo）的（de）適用性，同時（shí）能夠加工（gōng）一些（xiē）極端複雜的（de）微構造（zào）。

超快激（jī）光微（wēi）納加工是（shì）一種特種超精密加工技術，由於具有極大（dà）瞬態功率的（de）超短脈衝光與（yǔ）物質激烈的非線性互相（xiàng）作用，使加工技術適（shì）用於各種資（zī）料，關於透明介質（zhì），能夠在其內部製備三維構造。其“特”就表如今能夠加工特種資料、能夠完成特殊構造和特定的光、電、機械等性能。精細微細、低損低（dī）熱、三維選擇，這些無獨有偶的優勢，使得超（chāo）快激光微加工在航空航天、生物醫療、信息技術（shù）、新能源、新資（zī）料等產業日益得到應用。

我國製造業整體呈現出由低端走向高端的趨向，因（yīn）而超快激光每（měi）年增長率（lǜ）要比傳統激光更高，它代表著將（jiāng）來的一個開展方向。

配備製造業是國民經濟開展的（de）根底性產業，製造業（yè）的將來趨向必將是智能化、自動化，而（ér）以激光、機器人、3D打印、大數據、雲計算等新興技術為中心的智能製造將是將來製造業開展的必然趨向，並將在傳統產業的轉型晉級和構造性調整中扮演非常重（chóng）要的角色。超快激光作為激光微加工2.0的標配利器，在近幾年工業界越來越受注重。其特殊的冷（lěng）加工和（hé）非線性吸收機理使得（dé）激光加工對資料的適用性（xìng）大大加強。

超快激光產業化應用曾經越來越普遍，比方半導體行（háng）業，電子（zǐ）消費範疇等。多種激光技（jì）術曾經整合進入許多重要的半導體工藝中，受母版推進的包括激光切割（gē）、通孔、焊接/接合、剝離、標誌、案構成（chéng）、丈量、堆積。它們普遍用於加工（gōng）半導體器件，高密度互（hù）聯（HDI）印刷電路板（PCB），以及（jí）集成電路（IC）封裝應用等。當前智能手（shǒu）機（jī）設計潮流向著全麵（miàn）屏的方向不時演（yǎn）進，屏占比數值明顯提升，但是（shì）由（yóu）於前置攝像頭、聽（tīng）筒、間隔傳（chuán）感器等部件的存在（zài），呈現了“劉海（hǎi）屏”、“挖孔屏”等（děng）多種異形屏，如何（hé）對藍寶石等硬度高（gāo）且熱脆性的麵板材質停止加工，成為（wéi）考驗加工工藝的難題，而超快（kuài）激光加工則能夠提供良好（hǎo）的處理計劃。

包括在食品加工設備（bèi）、船艦（jiàn）水下局部以及醫療植入物等範疇（chóu），超快激光也被普遍應用於抗菌抑（yì）菌外表（biǎo）。微生物粘附（fù）在（zài）資料（liào）外表並生（shēng）長構成生物被膜（biofilm）的現象，會對人們的生命和財富平安形成要挾。例如，在醫療植入物中，細菌（jun1）傾向於（yú）附著在植入資料上，不隻（zhī）會招致感染、排（pái）擠，嚴重時以至會直接招（zhāo）致患者死亡。即便能夠經過二次手術對（duì）植入（rù）資料停止交換，但這不（bú）隻會形成醫療資源的糜（mí）費，也會給患者的身體和經濟上帶來壓力。

生物被膜一（yī）旦構成就難以鏟除，因而，避免細菌的初始粘附（fù）才是（shì）處（chù）理生物被膜的基本辦法。細菌粘附的影響要素有（yǒu）很多，包括細菌和資料的品種、外界環境等，但更重要的是資料外表的化學成分、潤（rùn）濕性、粗糙度和外表形（xíng）貌等，因而，能夠經過對資料外表停止化學改（gǎi）性（xìng）和物理改性來得到抗菌外（wài）表。化（huà）學改性有（yǒu）著實質缺陷，例如存在潛在毒性和使細菌產（chǎn）生耐藥性等。相比而（ér）言，對資料外表形（xíng）貌的物理改性（xìng）愈加基本、持久、環保（bǎo）、生物相容性好。

自然界中一些生物外（wài）表具有（yǒu）共同的、有著抗菌效果的微納構造，例如蟬（chán）翅外表的納米錐（zhuī）構造（zào）、蜻蜓翅膀的（de）納米團簇構造、蛾眼的納（nà）米主構造等，如1所示。

1 自然界中的抗菌外表

人們應用（yòng）仿（fǎng）生學（xué）手（shǒu）腕，基（jī）於上述構造，構建了多種（zhǒng）具有良好抗菌性能的微（wēi）納構造外表，例如納米管、納米線、納（nà）米尖刺等。隨著超快激光（guāng）製備技術的開展，其強大的微米構造製備才能和（hé）能夠同時誘導出多種納米構造的才能，使其在眾（zhòng）多物（wù）理改性辦法中脫穎而出，成為製備抗菌外表最有效的（de）手腕之一。例如，激光誘導周期性外表構造(LIPSS)以及（jí）LIPSS與微米溝槽的複合構造等均具有良好的抗菌性能（néng），如（rú）2所（suǒ）示。而這主要（yào）是由（yóu）於細菌粘附在微納構造外表時，細菌（jun1）膜由於拉伸作用決裂，招致細菌死亡，從而（ér）抑止（zhǐ）生物被膜的構成，如3所示（shì）。

2 超快激光製備的抗菌外（wài）表

3 微納構造抗（kàng）菌的（de）物理機製

激光在各個行業有很多較強的應用場景，研討發現，物（wù）質的外表成分和微觀（guān）構造可（kě）以明顯影響界麵分離狀況。界麵處成分（fèn）相容性好，能（néng）夠發作化（huà）學反響生成界麵產物（wù）時，界（jiè）麵經過化（huà）學鍵力相分（fèn）離，可（kě）以取得（dé）極大的分離強度；相容性不佳（jiā）時，界麵隻能依托粗（cū）糙界麵的機械咬協作用和分子間作用力分離，分離相對較弱（ruò）。在物質（zhì）外表引入微觀構造，在兩種（zhǒng）資料可以充沛接觸時，可以（yǐ）在加強機械咬合的同時明顯增大物質間實踐接觸麵積，從而加強界（jiè）麵分離；而在資料不能接觸充沛（pèi）時（shí），將極大地減小實踐接觸麵積，對界麵分離起到削弱（ruò）效果。

二 外表構造（zào）對界麵分離的影響

(1)潤滑外表物質接（jiē）觸狀況；(2)外表構造存在，物質微觀充沛接觸時，實踐接觸麵積更大，界麵分離較強；(3)外表構造存在，物質微觀接觸不良時，實踐接觸麵積更小，存在單薄部位，界麵分離較弱

超快激光（guāng）是（shì）一（yī）種高效強大的外表（biǎo）製備改性手腕（wàn），簡直能夠作用於一（yī）切固體，在微納構造製備上具（jù）有明顯優（yōu）勢。它具有可控改（gǎi）動物（wù）質外表成分並同時製備案（àn）化微構造外表的才能，對界麵分離可以（yǐ）起到顯著的調理效果，是調整界麵分離強有（yǒu）力的手腕。應用超快激（jī）光外表改性（xìng）調控（kòng）界麵間的分離已在焊接、減阻、傳熱、脫模等多個範疇得到充沛的研討與應用，具有宏大的（de）潛力，有望得到（dào）大範圍（wéi）的普（pǔ）遍應（yīng）用。

三 超快激光處置加強界麵分離的實例

銅與鎢之間因（yīn）超快激光製備得到的外表構造增大了實踐接觸麵積，而（ér）有了更強的機（jī）械分離強度和更高的導熱才能，界麵分離（lí）強（qiáng）度（dù）超越銅（tóng）基體的拉伸強度

四 激光（guāng）製備微構造外表減少（shǎo）界（jiè）麵處資料（liào）間的（de）實踐接觸麵積，從而削弱界麵分離（lí）粘附作用的實例

在目前眾多資料製備手（shǒu）腕中，超快（kuài）激光作為一種能夠快速（sù）、可調控地（dì）製備精（jīng）密微納構造的（de）工具，成為（wéi）了目前微納構造的主（zhǔ）流辦法和熱點之一。經超快激光刻蝕後，資料外表具有豐厚的微米-納米分級構造。其中微米（mǐ）構造經過“幾何陷光”和屢次內反射來進步光的吸收，而納米（mǐ）構造則經過加強等離激元（yuán）共振來進一步促進吸光。這種微納複合構造極大（dà）地加強了光吸收率，經過將吸收的光轉（zhuǎn）變（biàn）為電（diàn）能或熱能，能夠大幅度地（dì）提升（shēng）資料（liào）的光電和光熱轉（zhuǎn）變率（lǜ）。

經過一種基於超快激光脈衝（chōng）注入調控的金屬外表微米-納米雙（shuāng）尺度複合（hé）構造雙級調控製備新辦法，經（jīng）過對超快激（jī）光（guāng）加工過程（chéng）中脈衝注入數（shù）量和注入方式（shì）的乖巧控製（zhì），完成了對微米尺度構造和納米尺（chǐ）度構造的分別有效調控，從而能夠同時發揮微米尺度構造的（de）幾何陷光效應和納（nà）米尺度構造的等效介質效應，最終到達優良（liáng）的（de）高效抗反射性能。該辦法關於（yú）Cu、Ti、W等多種金屬均有效，可在其外（wài）表分（fèn）別取得1.4%，0.29%，2.5%的已知最低金屬外表反射率，是一種在金屬外表（biǎo）可控構建微納米複合功用構造的通用辦法。

外表（biǎo）微（wēi）納米複合構造在抗反（fǎn）射、自清潔、高效催（cuī）化等範疇（chóu）具有重要應用，而外表微（wēi）納米構造（zào）的可控製備是其中的中心問題。超快激光加工（gōng）作（zuò）為一種微納米製造辦（bàn）法，已為人們所熟（shú）知（zhī），並在微米（mǐ）尺度構造的高效靈（líng）敏可控加工（gōng）方麵具有突（tū）出優勢（shì），但其所構成的納米構造多為（wéi）微米構造加工過程中誘導而成，無法對其停止有效的控製。其他（tā）納米製造手腕，如電子束光刻、化學合成等，固然能夠構成可控的（de）納米（mǐ）構造，但無（wú）法（fǎ）有效構建出微納米複合的構造特（tè）征。本應用辦法，突破（pò）了之前超（chāo）快激光隻能可控加工微米尺度（dù）構造（zào）的（de）限製，在微（wēi）米-納米雙尺度構（gòu）造的雙級分別可控（kòng）製（zhì）備方麵邁（mài）出紮實一（yī）步，為外表（biǎo）微納米複合功用構造的有效（xiào）構建提供了新（xīn）的思緒和辦法。

鐳納激光：搶（qiǎng）先的超快激光加工及超疏水應用的技術

“鐳納激光”是基於國內（nèi）知名高校的國際知名教授領銜的研發團隊近20年的研討成果而成（chéng）立（lì）的，專注於（yú）超（chāo）快激光、納米技術的產業化。

“鐳納激光”團（tuán）隊打破衍射極限限製，創新開展出超快激光製備（bèi）納米波紋、納米顆粒、納米（mǐ）菜花、納米線（xiàn）、納米絨毛、納（nà）米絨、納米管、納米草、納米花等一係列全新納米構造製（zhì）備新辦法，以及微米構造加納米構造雙級準（zhǔn）確調控辦法，構成（chéng）國際搶先的納米、微納米構造超（chāo）快激光製備與調控技術。“鐳納（nà）激光（guāng）”完成了超疏水（shuǐ）、自（zì）清潔、抗結冰、抗反射、高催化、減阻、防鏽、抑菌、防腐蝕、高銜接等納米特殊功用，全球率先攻克了納米構造工業級應用中穩定性、耐久性、高效製備三大難題。

“鐳納激光”以高科技技（jì）術為驅動力，在超快（kuài）激光與納米新資料應用範疇深耕發掘，將發明良好的社會效益和經濟價值，願為中國向高端製造轉型提供技術支持和保證。

“鐳納激光”具有自行（háng）研發的（de）國際搶先的專利技術，已獲批與申請18項目創（chuàng）造專利，構成50多項（xiàng）特地竅門，構成係統自主學問產權，產生重要國際影響，構成了強大的技術儲藏、學問產（chǎn）權儲藏和綜合實力。“鐳納激光”基於一係（xì）列（liè）中心技術，開辟消費電子、檢測、航天航空、醫療、新能源（yuán）、安（ān）防、汽車（chē）等眾多行業的產業應用。

“鐳納（nà）激光”首席科學家為國際知（zhī）名的激光加工專家，具有（yǒu）國（guó）際和國內行業資源，目（mù）前已與國際國內知名協作機構樹立了12個（gè）超快激光結合實（shí）驗室，完成軟硬（yìng）件的強強結合（hé），共同（tóng）努力於超快激光的工（gōng）業化前沿發明應用與市場開展。