Malgre ke lazè ultra rapid yo egziste depi plizyè dizèn ane, aplikasyon endistriyèl yo te grandi rapidman nan de dènye deseni yo. Nan lane 2019, valè mache lazè ultra rapid yomateryèl lazèPwosesis la te apeprè 460 milyon dola ameriken, ak yon to kwasans anyèl konpoze de 13%. Domèn aplikasyon kote yo te itilize avèk siksè lazè ultrarapid pou trete materyèl endistriyèl yo enkli fabrikasyon ak reparasyon fotomask nan endistri semi-kondiktè a ansanm ak koupe silikon, koupe/gravure vè ak retire fim ITO (oksid Endyòm eten) nan elektwonik konsomatè tankou telefòn mobil ak tablèt, teksturasyon piston pou endistri otomobil la, fabrikasyon stent kowonè ak fabrikasyon aparèy mikrofluidik pou endistri medikal la.
01 Fabrikasyon ak reparasyon fotomask nan endistri semikondiktè a
Yo te itilize lazè ultra rapid nan youn nan premye aplikasyon endistriyèl yo nan pwosesis materyèl yo. IBM te rapòte aplikasyon ablasyon lazè femtosegond nan pwodiksyon fotomask nan ane 1990 yo. Konpare ak ablasyon lazè nanosegond, ki ka pwodui pwojeksyon metal ak domaj vè, mask lazè femtosegond yo pa montre okenn pwojeksyon metal, okenn domaj vè, elatriye. Avantaj yo. Metòd sa a itilize pou pwodui sikui entegre (IC). Pwodui yon chip IC ka mande jiska 30 mask epi koute plis pase $100,000. Pwosesis lazè femtosegond ka trete liy ak pwen anba 150nm.
Figi 1. Fabrikasyon ak reparasyon fotomask
Figi 2. Rezilta optimize diferan modèl mask pou litografi iltravyolèt ekstrèm
02 Koupe Silisyòm nan endistri semi-kondiktè a
Koupe waf Silisyòm se yon pwosesis fabrikasyon estanda nan endistri semi-kondiktè a epi li tipikman fèt lè l sèvi avèk koupe mekanik. Rou koupe sa yo souvan devlope mikwo-fant epi yo difisil pou koupe waf mens (pa egzanp epesè < 150 μm). Koupe lazè waf Silisyòm yo te itilize nan endistri semi-kondiktè a pandan plizyè ane, espesyalman pou waf mens (100-200 μm), epi li fèt an plizyè etap: rainur lazè, ki te swiv pa separasyon mekanik oswa koupe an kachèt (sa vle di reyon lazè enfrawouj andedan grave Silisyòm lan) ki te swiv pa separasyon mekanik tep. Lazè pulsasyon nanosegond lan ka trete 15 waf pa èdtan, epi lazè pikosegond lan ka trete 23 waf pa èdtan, ak pi bon kalite.
03 Koupe/grave vè nan endistri elektwonik konsomab la
Ekran taktil ak linèt pwoteksyon pou telefòn mobil ak òdinatè pòtab ap vin pi mens epi kèk fòm jeyometrik yo koube. Sa fè koupe mekanik tradisyonèl la pi difisil. Lazè tipik yo tipikman pwodui yon bon jan kalite koupe ki pòv, sitou lè ekran an vè sa yo anpile an 3-4 kouch epi vè pwoteksyon 700 μm epesè ki anlè a apeze, sa ki ka kraze ak estrès lokalize. Lazè ultra rapid yo te montre yo kapab koupe vè sa yo ak pi bon fòs kwen. Pou koupe gwo panèl plat, lazè femtosegond lan ka konsantre sou sifas dèyè fèy vè a, grate andedan vè a san domaje sifas devan an. Lè sa a, ou ka kraze vè a lè l sèvi avèk mwayen mekanik oswa tèmik sou modèl ki make a.
Figi 3. Koupe vè lazè ultra rapid pikosegond ki gen fòm espesyal
04 Teksti piston nan endistri otomobil la
Motè machin ki lejè yo fèt ak alyaj aliminyòm, ki pa reziste mete tankou fè fonn. Etid yo montre ke tretman lazè femtosegond sou teksti piston machin yo ka diminye friksyon jiska 25% paske debri ak lwil ka estoke efektivman.
Figi 4. Pwosesis lazè femtosegond sou piston motè otomobil pou amelyore pèfòmans motè a.
05 Fabrikasyon stent koronè nan endistri medikal la
Yo enplante plizyè milyon stent koronè nan atè koronè kò a pou ouvri yon kanal pou san an koule nan veso ki ta kaye otreman, sa ki sove lavi plizyè milyon moun chak ane. Stent koronè yo tipikman fèt ak may metal (pa egzanp, asye pur, alyaj nikèl-Titàn ki gen memwa fòm, oubyen pi resamman alyaj kobalt-kwòm) ak yon lajè sipò apeprè 100 μm. Konpare ak koupe lazè ki gen batman kè long, avantaj ki genyen nan itilizasyon lazè ultra rapid pou koupe bracket yo se bon jan kalite koupe, pi bon fini sifas, ak mwens debri, sa ki diminye depans apre pwosesis la.
06 Fabrikasyon aparèy mikrofluidik pou endistri medikal la
Aparèy mikrofluidik yo souvan itilize nan endistri medikal la pou tès ak dyagnostik maladi. Yo tipikman fabrike yo pa mikwo-piki bòdi pati endividyèl yo epi answit kole yo lè l sèvi avèk lakòl oswa soude. Fabrikasyon lazè ultra rapid nan aparèy mikrofluidik gen avantaj pou pwodui mikrochanèl 3D nan materyèl transparan tankou vè san yo pa bezwen koneksyon. Yon metòd se fabrikasyon lazè ultra rapid andedan yon vè an gwo ki te swiv pa yon grave chimik mouye, epi yon lòt se ablasyon lazè femtosegond andedan vè oswa plastik nan dlo distile pou retire debri. Yon lòt apwòch se machin kanal nan sifas vè a epi sele yo ak yon kouvèti vè atravè soude lazè femtosegond.
Figi 6. Gravure selektif pwovoke pa lazè femtosegond pou prepare chanèl mikrofluidik andedan materyèl an vè.
07 Mikwo perçage nan bouch enjektè a
Machinasyon mikwo-twou lazè femtosegond ranplase mikwo-EDM nan anpil konpayi nan mache enjektè presyon wo akòz pi gwo fleksibilite nan chanje pwofil twou koule ak tan machinasyon ki pi kout. Kapasite pou kontwole otomatikman pozisyon konsantre ak enklinasyon gwo bout bwa a atravè yon tèt eskanè precessing mennen nan konsepsyon pwofil ouvèti (pa egzanp, barik, ekla, konvèjans, divèjans) ki ka ankouraje atomizasyon oswa pénétration nan chanm konbisyon an. Tan perçage depann de volim ablasyon an, ak epesè perçage 0.2 - 0.5 mm ak dyamèt twou 0.12 - 0.25 mm, sa ki fè teknik sa a dis fwa pi rapid pase mikwo-EDM. Mikwoperçage fèt an twa etap, ki gen ladan degrosaj ak fini twou pilòt ki travèse yo. Agon itilize kòm yon gaz oksilyè pou pwoteje twou a kont oksidasyon epi pou pwoteje plasma final la pandan premye etap yo.
Figi 7. Pwosesis lazè femtosegond ak gwo presizyon nan yon twou konik envèse pou yon enjektè motè dyezèl.
08 Teksturasyon lazè ultra rapid
Nan dènye ane sa yo, pou amelyore presizyon machinasyon an, diminye domaj materyèl yo, epi ogmante efikasite pwosesis la, domèn mikwo-usinage a piti piti vin tounen yon sant atansyon chèchè yo. Lazè ultra rapid la gen plizyè avantaj pwosesis tankou domaj ki ba ak gwo presizyon, sa ki vin tounen sant pwomosyon devlopman teknoloji pwosesis la. An menm tan, lazè ultra rapid yo ka aji sou yon varyete materyèl, epi domaj materyèl pwosesis lazè a se tou yon gwo direksyon rechèch. Lazè ultra rapid yo itilize pou retire materyèl yo. Lè dansite enèji lazè a pi wo pase papòt ablasyon materyèl la, sifas materyèl ki te retire a ap montre yon estrikti mikwo-nano ak sèten karakteristik. Rechèch montre ke estrikti sifas espesyal sa a se yon fenomèn komen ki rive lè y ap trete materyèl ak lazè. Preparasyon estrikti mikwo-nano sifas yo ka amelyore pwopriyete materyèl la li menm epi pèmèt tou devlopman nouvo materyèl. Sa fè preparasyon estrikti mikwo-nano sifas yo pa lazè ultra rapid yon metòd teknik ki gen yon siyifikasyon devlopman enpòtan. Kounye a, pou materyèl metalik, rechèch sou teksturasyon sifas lazè ultra rapid ka amelyore pwopriyete mouyaj sifas metalik yo, amelyore pwopriyete friksyon ak mete sifas yo, amelyore adezyon kouch yo, ak pwopagasyon ak adezyon direksyonèl selil yo.
Figi 8. Pwopriyete superidrofob nan sifas silikon prepare ak lazè
Kòm yon teknoloji pwosesis dènye kri, pwosesis lazè ultra rapid la gen karakteristik ti zòn ki afekte pa chalè, pwosesis entèraksyon ki pa lineyè ak materyèl yo, ak pwosesis wo rezolisyon ki depase limit difraksyon an. Li ka reyalize pwosesis mikwo-nano kalite siperyè ak wo presizyon nan divès materyèl. Ak fabrikasyon estrikti mikwo-nano twa dimansyon. Reyalize fabrikasyon lazè nan materyèl espesyal, estrikti konplèks ak aparèy espesyal ouvè nouvo avni pou fabrikasyon mikwo-nano. Kounye a, lazè femtosegond te lajman itilize nan anpil domèn syantifik dènye kri: lazè femtosegond ka itilize pou prepare divès aparèy optik, tankou etalaj mikwolens, je konpoze byonik, gid ond optik ak metasifas; lè l sèvi avèk gwo presizyon, wo rezolisyon ak kapasite pwosesis twa dimansyon li yo, lazè femtosegond ka prepare oswa entegre chip mikwofluidik ak optofluidik tankou konpozan mikwochofaj ak chanèl mikwofluidik twa dimansyon; Anplis de sa, lazè femtosegond kapab tou prepare diferan kalite mikwo-nanoestrikti sifas pou reyalize fonksyon anti-refleksyon, anti-refleksyon, super-idrofob, anti-glas ak lòt fonksyon; non sèlman sa, lazè femtosegond te aplike tou nan domèn byomedsin, li montre pèfòmans eksepsyonèl nan domèn tankou mikwo-stent byolojik, substrats kilti selilè ak imaj mikwoskopik byolojik. Gwo pwospè aplikasyon. Kounye a, domèn aplikasyon pwosesis lazè femtosegond yo ap agrandi chak ane. Anplis mikwo-optik, mikwofluidik, mikwo-nanoestrikti milti-fonksyonèl ak aplikasyon jeni byomedikal ki mansyone pi wo a, li jwe tou yon gwo wòl nan kèk domèn émergentes, tankou preparasyon metasifas, fabrikasyon mikwo-nano ak depo enfòmasyon optik milti-dimansyonèl, elatriye.
Lè piblikasyon an: 17 avril 2024
