【技術推介】跨尺度激光精密加(jiā)工技術
07-16-2024
  【技術推介】跨尺度激光精(jīng)密加工(gōng)技術
  針對航空航(háng)天、新能源汽車、光電顯示、集成電路等(děng)戰略產業關鍵構件如高端模具、齒輪、晶圓、PCB等高精高效加工需求,采用激光(guāng)製造技術代替傳統方法,顯著提(tí)高加工質量和生產(chǎn)效率,提升自動化(huà)及智能(néng)化水(shuǐ)平(píng)。團隊自主開發(fā)多套跨尺度激光製造裝備及工藝,攻克基於(yú)在線監測的激(jī)光(guāng)清洗、打磨、微細加工等多(duō)種共性關鍵技術:激光清洗多種(zhǒng)汙(wū)染物,效率達幾十平方米每小時;激光打(dǎ)磨一(yī)站式將複雜構件(jiàn)表麵粗糙度降低至(zhì)Ra0.1m以下,效率達數百平方(fāng)厘米每小時;超快激光加(jiā)工技術不僅可對(duì)金屬、陶瓷(cí)或半導體(tǐ)等(děng)難加工材料構件開展微納米級別(bié)的微細切割、打孔,而且用於光電顯示、集成電路、鋰電等領域多功能表麵製備。
  超快激光一般是指脈衝寬度短於10 ps的皮秒激光和飛秒激光,超快激光的脈衝寬度極窄、能(néng)量密度極(jí)高、與材料作用(yòng)的時間極短,超快激(jī)光加工具有超(chāo)強、超快、超精密的特性,是製造技術領域的前沿方向之一。超快激光與材料相互作用,能夠改變材料(liào)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(duàn)有飛秒激光直寫、雙光子聚合、幹涉光刻、激光誘(yòu)導表麵納米結構和納米顆粒等。此外,超(chāo)快激光跨尺度微納製造在航空航天器表麵功能微納結構(抗(kàng)結冰、減阻、抗反射結構等)和新能源微型器件(jiàn)(微電池、微電容等(děng))製(zhì)造方麵均有顯著優勢。
  超快激光跨尺度微納製造技術涉及(jí)兩大核心問題——確保超快激光製造過程(chéng)中的納(nà)米(mǐ)尺度的製造精度以及微納米跨尺度多級結(jié)構製造能力,涉及機械學、物理學(xué)、化(huà)學、生物學、材料科學、信息科(kē)學等多學科的交叉與融合。未來研究方向主要包括:①發展完備的理論模型用於描述超快激光與材料相互作用,研究超快激光時/空(kōng)/頻域光場調控對(duì)材料電子動態和性(xìng)質的影響機製與規律;②揭示納米尺度與納米精度下加工、成形、波性和跨尺度製造中的尺度效應、表麵/界麵效應等(děng)規律(lǜ);③闡(chǎn)明物質結(jié)構(gòu)演變機理及其與器件功能(néng)的(de)聯係(xì),探索製造過程由宏觀進入微觀時能量、結構和性(xìng)能間的作用機(jī)理與轉換規律,最終建立(lì)超(chāo)快激(jī)光(guāng)跨尺度微納製造技術(shù)理論基礎、工藝裝備(bèi)和精確表征(zhēng)與計量(liàng)方法。
  激光技術的巔(diān)峰之作:揭秘跨尺度激光(guāng)精密加工技術
  在科技的浪潮中,激(jī)光技(jì)術(shù)如同(tóng)一顆(kē)璀璨的明星,以(yǐ)其獨特的光束特性和高精度(dù)加工(gōng)能力,引領著製造業的革新。而今天(tiān),我(wǒ)們要介紹的跨尺度激光精密加工技術,更是這一領域的巔峰之作,它打破了傳統加工技術的界限,實現了從微觀到宏觀的全方位精密加工。
  一、跨尺度激光(guāng)精密加工技術概述
  跨尺度激光精密加工技術,顧名(míng)思義,就是在不(bú)同尺度(dù)下(xià),利用激光束(shù)對(duì)材料進行高精度(dù)加工的一種技術。它不僅(jǐn)能處理毫米級別的大型工件,還能深入到微米(mǐ)甚(shèn)至納米級(jí)別的(de)微觀世界,進行精密的切割(gē)、焊接、打孔等操作。這種技術的(de)出(chū)現,極大地拓寬了激光加工的應用領域,為製造業的發(fā)展(zhǎn)注入了(le)新的活力。
  二、技術原理與特點(diǎn)
  跨尺度激光精密加工技術基於激光的高強(qiáng)度、高方向性(xìng)和高(gāo)單色性等特點,通過精確控製激光束的聚焦(jiāo)和掃描,實現對材料的精密加(jiā)工。其(qí)特點(diǎn)主要體現在以下幾(jǐ)個方麵:
  高精度:激光束(shù)可以聚焦到極小的尺寸,實現微米甚(shèn)至納米級別的加工精度,滿足了高精度加工(gōng)的需求。
  高(gāo)效(xiào)率:激(jī)光(guāng)加工速度快,熱影響區小,加工效率高,能(néng)夠大幅(fú)縮短生產周期。
  廣泛適用性(xìng):幾乎適用於所(suǒ)有金屬和非金屬材料,不受(shòu)材料性質的限製。
  非接觸加工(gōng):加工過程中無需刀具接觸,避免了材料的機械損傷和變形。
  三、應用領域(yù)
  跨尺度激(jī)光精密加工技術(shù)的應用領域十分廣(guǎng)泛,包括但不限於以下幾個方麵:
  電子信息(xī)產業:在手機(jī)、平板電腦等電子產品中,利用跨尺度(dù)激光(guāng)精密加工(gōng)技術進行切割(gē)、打孔等操作,提高了產(chǎn)品的(de)精度和性能(néng)。
  新能源領域:在動力電(diàn)池、太陽能(néng)電(diàn)池等新能源產品中,激光焊接技術已成為標配,實現了高效(xiào)率、高質量的(de)生產。
  航空航天領域:在航空航天領域,跨尺度激光精密加工技術被用於製造高精度零件和複雜結構件,提高了產品的可靠性和安全性。
  生物醫(yī)療領域:在生物醫療領域,激光技術被用於製造醫療器(qì)械、生物(wù)芯片(piàn)等高精度產品,為醫療事業的發(fā)展提供了有力支持。
  四、未(wèi)來展(zhǎn)望
  隨著科技的不斷進步和市場的不(bú)斷需(xū)求,跨尺度(dù)激光精密加工技術將繼續發展壯大。未來,我們可(kě)以期待更(gèng)多的(de)創新(xīn)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(yě)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(xún)求解決方案,推動技術的普(pǔ)及和應用(yòng)。

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