超快激光在精細加（jiā）工及微納製造範疇的普遍應（yīng）用

激光是20世紀（jì）以來繼核能、電腦、半導（dǎo）體之後，人類的又一（yī）嚴重創造，被稱為“最快的刀”、“最（zuì）準的（de）尺”、“最亮的光”。往常激光（guāng）在日常生活中曾經有諸多應用，例如激光切（qiē）割、激光測（cè）距、激光雷達、激光（guāng）矯視、激光美容等等。特（tè）別（bié）是在加工製造（zào）範疇，相比於傳統加工方式，激光快速和精密的優勢更為顯著。

飛秒激（jī）光能夠高效完成（chéng）微米（mǐ）級尺寸、特殊（shū）外（wài）形、極（jí）致精度的加工，資料外表無凝結（jié）痕跡，邊（biān）緣潤滑、清潔，無（wú）飛濺物。

應（yīng）用（yòng）舉例

1）鋰離子電池電極資料精細切割；

2）鋰離子（zǐ）電池焊具資料的精細刻（kè）蝕；

3）血管支架的精細切割；

4）飛機（jī）發起（qǐ）機葉片精細打孔（kǒng）；

5）手機麵屏的精細切割；

6）陶瓷麵板的精細切割與刻蝕；

超快激光：將來精密加工新趨向

超快激光與傳統激光還是有所區別。傳統激光是應用光的（de）熱效應對資料停止加工，而超快激光采用的超短脈衝（chōng）激光是應用場效應停止（zhǐ）加工，不隻能（néng）夠到達更高的精度，並（bìng）且不會對資（zī）料外表形（xíng）成損傷，超短脈衝激光的整個加工過程中理論上不產生熱（rè），因而稱為“冷加（jiā）工（gōng）”。超短脈衝激光（guāng）另一個特（tè）性是瞬時（shí）功率十分高，高（gāo）到能夠直接（jiē）使資料電離，打斷資料的分子（zǐ）鍵。這種瞬（shùn）時（shí）功率能（néng）夠到達以至超越全世界電網的均勻功率。

由於上述特性，賦予了超（chāo）快激光在精密（mì）加工方麵的（de）突出優勢。不隻能夠完成極致的加（jiā）工精（jīng）度，並且由於（yú）無損加工，能夠到達很高的（de）外表精度和質量。對超（chāo）硬、耐高溫等眾多傳統方式難以加工的資料也具有極好的適用性，同（tóng）時能夠加工一些極端複雜的微構造。

超快激光微納加工是一種特種超精密加（jiā）工技術，由於具有極（jí）大瞬態功率的超短（duǎn）脈衝光與物質激烈的非線性互相作用，使加工技術（shù）適用於各種資料（liào），關於（yú）透明介質，能夠在其內部製（zhì）備三維構造。其“特”就表如今能夠加工（gōng）特（tè）種資料、能夠完成特殊構造和特定的光、電、機械等性（xìng）能（néng）。精細（xì）微細、低損低熱、三維選擇，這些（xiē）無（wú）獨有偶的優勢，使得超快（kuài）激光微加工在航空航（háng）天、生物醫（yī）療、信息技術、新能源、新資料等產業日益得到應用。

我國製造業整體呈現出由低端（duān）走（zǒu）向高端（duān）的趨向，因（yīn）而超快激光每年增長率要比傳統激光更高（gāo），它（tā）代表著將來的一個開展方向。

配備製造業是國民經濟開展的根底性產業，製造業的將來趨向必將是智能化、自動（dòng）化，而以激光、機器人、3D打印、大數（shù）據、雲計（jì）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（zhěng）中扮演非常重要的角色。超快激光作為激光微加工2.0的標配利器，在近幾年工業（yè）界越來越受注重。其特殊的冷加工和非線性吸收機理使得激光加工（gōng）對資料的適（shì）用性大大加強（qiáng）。

超快激光產業化應用曾經越來越普遍，比方（fāng）半導體行業，電子消費範疇等。多種激光技術曾經整合進入許多重要的半導體工藝（yì）中，受母版（bǎn）推進（jìn）的包（bāo）括激光切割、通孔（kǒng）、焊接/接合、剝離、標誌、案構成、丈量、堆積。它們普遍用於（yú）加工半導體器（qì）件，高密度互聯（HDI）印刷（shuā）電路板（PCB），以及集成電路（IC）封裝應用等。當前（qián）智能手機設計潮流向著全麵（miàn）屏的方向不時演進，屏（píng）占比數值明顯提升，但是由於前（qián）置攝像頭、聽筒（tǒng）、間隔傳感器等部件的存在，呈現了“劉海屏”、“挖孔屏”等多種異形屏，如何對藍寶（bǎo）石等硬度高且（qiě）熱脆性的麵板材質停止加工，成為考驗加工工藝（yì）的難題，而（ér）超快激光加工則能夠提供良好的處理計（jì）劃。

包括在食品加工設備、船艦水下局部以及醫療植入物等範疇，超快激光也被普遍應用（yòng）於抗菌抑菌外表（biǎo）。微生物粘附在資料外表並生長（zhǎng）構成生物（wù）被膜（biofilm）的現象，會對人們的生命和財富平安形成要挾（jiā）。例如，在醫療（liáo）植入物中，細菌傾向於附著在（zài）植入資料上，不隻會招致感染、排擠，嚴重時以至會直接招致患者（zhě）死亡。即便能夠經過二次手（shǒu）術對植入資料（liào）停止交換，但這不隻會形成醫療資源的糜費，也會給（gěi）患者的身體（tǐ）和經濟上帶來壓力。

生物被膜一旦構成就難以鏟除，因而，避免細菌的（de）初始粘附才是處理（lǐ）生物被膜（mó）的基本辦法。細菌粘附的影響要素有很多，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（huà）學成分、潤濕性、粗糙度（dù）和外表形貌等，因而，能夠經過對資（zī）料外表停止化學改性和物理改性來得到（dào）抗菌外表。化（huà）學改性（xìng）有著實質缺（quē）陷，例如存在潛在毒性和使細菌產（chǎn）生耐藥性等。相比而言，對資料（liào）外表形貌的物理改（gǎi）性愈加基本、持久、環保、生物相容（róng）性好。

自然界中（zhōng）一些（xiē）生物外表具有共同的、有著抗菌效果的微納構（gòu）造，例如蟬翅（chì）外表的納米錐構造、蜻蜓翅膀的納米團簇構造、蛾眼的納米主構造等，如1所示。

1 自（zì）然界中的抗菌外表

人們應用（yòng）仿生學手腕，基於上述構造（zào），構建了多（duō）種具有良好抗菌性能的微納構造外表，例如納米管、納米線、納米尖刺等（děng）。隨（suí）著超快激（jī）光製備技術的開展，其強大的微米構造製（zhì）備才能和能（néng）夠（gòu）同時誘導出（chū）多（duō）種納米構造的才能，使其在眾多物理改性辦法中（zhōng）脫穎而出（chū），成為製備抗菌外表最有效的手（shǒu）腕之一。例如，激光誘導周期性外表構造(LIPSS)以及LIPSS與微米溝槽的複合構造等均（jun1）具有（yǒu）良好的抗菌性能，如2所示。而這主要是（shì）由於細菌粘（zhān）附在微納構造外表時，細（xì）菌膜由於拉伸作用決裂，招致細菌（jun1）死亡，從（cóng）而抑止生物被膜（mó）的構成，如3所示（shì）。

2 超快激光（guāng）製備的抗菌外表

3 微納構造抗菌（jun1）的物理機製

激光在（zài）各（gè）個行業有很多較強的應用場景，研討發現，物質的外表成分（fèn）和微觀構造可以明顯影響界麵分離狀（zhuàng）況。界（jiè）麵處成分相容性好，能夠（gòu）發（fā）作化學反響生成界麵產物時，界麵經過化學（xué）鍵力相分離，可以取得極大的分離強（qiáng）度；相容性不佳時，界麵隻能（néng）依托粗糙界麵的機械咬（yǎo）協作用和分子（zǐ）間作用力分離，分離相對較弱。在物質（zhì）外表引入微觀構造，在兩種資料可（kě）以充（chōng）沛接觸時，可以（yǐ）在加強機（jī）械咬合（hé）的同時明顯增大物（wù）質間實踐接觸麵積，從而加強界麵分離；而在資料不能接觸充沛時，將極大地減小實踐接觸（chù）麵積（jī），對（duì）界麵分離起到（dào）削弱效果。

二（èr） 外表構（gòu）造對界麵分離的影響

(1)潤滑（huá）外表物質接（jiē）觸狀況；(2)外（wài）表構造存（cún）在，物質微（wēi）觀充沛（pèi）接觸（chù）時，實踐接觸麵積更大，界麵分離（lí）較強；(3)外表構造存（cún）在，物質微觀接觸不良時，實踐接（jiē）觸麵積更小，存在單薄部位，界麵分離較弱

超（chāo）快激光是一種高效強大的外表製備改性手腕，簡直能夠作用於一切固體，在微納構造製備上具有明（míng）顯優勢。它具有可控改動物質外表成分並同時製備案化（huà）微（wēi）構造外表的才能，對界（jiè）麵分離可以起到顯著（zhe）的調（diào）理效果，是調（diào）整界麵（miàn）分離強有力的（de）手腕。應用超快激光外表改性調控界麵（miàn）間的分離已（yǐ）在焊接、減阻、傳熱、脫模等多個範疇得到充沛的研討（tǎo）與應用，具有宏大的潛力，有望得到大範圍的普（pǔ）遍應（yīng）用。

三 超（chāo）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（wài）表構造增大了實踐接觸麵積，而有了更強的機械分離強（qiáng）度（dù）和更高的導熱才能，界麵分離強度超越銅基體的拉（lā）伸（shēn）強度

四 激光製備微構造外表減少界麵處資（zī）料間的實踐接觸麵積，從而削弱界麵分離粘附作用的（de）實例

在目前眾多資料製（zhì）備手腕中（zhōng），超快激光作為一種（zhǒng）能夠快速、可調控地製備精密微納構造的工（gōng）具，成為了目前微納構造的（de）主流（liú）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。其中微米構造經過“幾何陷光”和屢次內（nèi）反射來進步（bù）光的吸收，而納米構造（zào）則經過加強等離激（jī）元共振（zhèn）來進一步（bù）促進吸（xī）光。這種微納複合構造極（jí）大地加強了光吸收率（lǜ），經過將吸收（shōu）的光（guāng）轉變為電能或熱能，能夠大幅度地提升（shēng）資料的光電和光熱轉變率。

經過一種基於（yú）超快激光脈衝注入調控的金屬外表微米-納（nà）米雙尺度複合構造雙級調控製備新辦法，經過對超快激光加（jiā）工過程中脈衝注（zhù）入數量和注入（rù）方式的乖巧控製，完成了對微米尺度（dù）構造和納米尺度構造的分別有效調控，從而能（néng）夠同時發揮微米尺度構造的幾何陷光效應和納米尺度構造的等效介質效應，最終到達優良的高效抗反射性能。該辦法關於Cu、Ti、W等多種金屬均有效，可在（zài）其外表分別取（qǔ）得1.4%，0.29%，2.5%的已知最低金屬外表反射率，是一種在金屬外表可控構建微納米複合功用（yòng）構造的（de）通用辦法。

外表微納米複合構造在抗反射、自清潔、高效催化等（děng）範疇具有（yǒu）重要應用，而外表微納米構造的可控製備是其中的（de）中心（xīn）問題。超快激光加工作（zuò）為一種微納米製造辦法，已為人們所熟知，並在微米尺度構造的高效靈（líng）敏可控加（jiā）工方麵具有突出優勢，但其所構成的納米構造多為微米構（gòu）造加（jiā）工過程中誘導而成，無法對其停止有效（xiào）的控製。其（qí）他納米製造手腕（wàn），如電子束光刻、化學合成等，固然（rán）能夠構成可控的（de）納米構造（zào），但無法有效構建出微納米複合（hé）的構造特征。本應用辦法，突破了之前超快激（jī）光隻能（néng）可（kě）控加工微米尺度構（gòu）造的限製，在微米-納米雙尺度（dù）構造的雙級分別可控製備方麵邁出紮實一步，為外表微納米複合功用構造的有效構建提供了新的思緒和辦法。

鐳納激光：搶（qiǎng）先的超（chāo）快激光加工及超疏水應用的（de）技術

“鐳（léi）納激光”是基（jī）於國內知名高校的國際（jì）知名教授領銜的研發團隊近20年的研討成果而成立（lì）的，專注於超快激光、納米技術（shù）的產業化。

“鐳納激光”團隊打破衍射極限限製，創新開展出超（chāo）快激光製備納米波紋、納米顆粒、納米（mǐ）菜花、納米線、納米絨毛、納米（mǐ）絨、納米（mǐ）管、納米（mǐ）草、納米花等一係列全新納米構造製備新辦法，以及微米構造加納米構造雙級（jí）準確調控辦法，構成國際搶先的納米、微納米構造（zào）超快激光製備與調控技術。“鐳（léi）納激光”完成了超疏水、自清（qīng）潔、抗結冰、抗反射、高催化、減阻、防鏽、抑菌、防腐蝕（shí）、高銜接等納米（mǐ）特殊功用，全球率先攻克了納米構造工（gōng）業級應用中穩定性、耐久性、高效製備三大（dà）難（nán）題。

“鐳納激光（guāng）”以（yǐ）高科技技術為驅動力，在超快激光（guāng）與納米新（xīn）資料應用範疇深耕發掘，將發明（míng）良好的社（shè）會（huì）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（zì）行研（yán）發的國際搶（qiǎng）先的專利技術，已獲批與申請18項目創造專（zhuān）利，構成50多項特地竅門，構成係統自主學問產權，產生重（chóng）要國際影（yǐng）響，構成（chéng）了強大的技術儲（chǔ）藏、學問（wèn）產權儲藏（cáng）和綜（zōng）合實力。“鐳納激（jī）光”基於一係列中心技（jì）術，開辟消費電子、檢測、航天航空、醫療（liáo）、新能源、安防、汽車等眾多行業的產（chǎn）業應用。

“鐳納激光”首席科學家為國際知名的激光加工專家（jiā），具有國際和國內行業資源，目（mù）前已與（yǔ）國際國內知名協作機構樹立了12個超快（kuài）激光結合實驗室，完（wán）成軟硬件的強強結合，共同努力於超快激光的工業化前沿（yán）發明應用與市場開展。