Ged a tha lasers ultrafast air a bhith timcheall airson deicheadan, tha tagraidhean gnìomhachais air fàs gu luath anns an dà dheichead a dh’ fhalbh. Ann an 2019, luach margaidh ultrafaststuth laserbha giullachd timcheall air US $ 460 millean, le ìre fàis bliadhnail toinnte de 13%. Tha raointean tagraidh far an deach lasers ultrafast a chleachdadh gu soirbheachail airson stuthan gnìomhachais a phròiseasadh a’ toirt a-steach saothrachadh agus càradh photomask anns a’ ghnìomhachas leth-chonnsair a bharrachd air dicing sileaconach, gearradh glainne / sgrìobhadh agus (indium tin oxide) toirt air falbh film ITO ann an electronics luchd-cleachdaidh leithid fònaichean-làimhe agus tablaidean. , teacsadh piston airson gnìomhachas nan càraichean, saothrachadh stent coronaidh agus saothrachadh innealan microfluidic airson a’ ghnìomhachas mheidigeach.
01 Dèanamh agus càradh Photomask anns a’ ghnìomhachas semiconductor
Chaidh lasers ultrafast a chleachdadh ann an aon de na tagraidhean gnìomhachais as tràithe ann an giullachd stuthan. Thug IBM cunntas air cleachdadh ablation laser femtosecond ann an cinneasachadh photomask anns na 1990n. An coimeas ri ablation laser nanosecond, a dh ’fhaodas spatter meatailt agus milleadh glainne a thoirt gu buil, chan eil masgaichean laser femtosecond a’ nochdadh spatter meatailt, gun mhilleadh glainne, msaa. Tha an dòigh seo air a chleachdadh gus cuairtean aonaichte (ICn) a thoirt gu buil. Is dòcha gum feum suas ri 30 masgaichean a bhith a’ dèanamh chip IC agus cosgaidh e> $100,000. Faodaidh giullachd laser femtosecond loidhnichean agus puingean fo 150nm a phròiseasadh.
Figear 1. Saothrachadh agus càradh photomask
Figear 2. Toraidhean optimization diofar phàtranan masg airson fìor ultraviolet lithography
02 Gearradh sileaconach anns a’ ghnìomhachas semiconductor
Tha dicing wafer silicon na phròiseas saothrachaidh àbhaisteach anns a’ ghnìomhachas semiconductor agus mar as trice bidh e air a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh dicing meacanaigeach. Bidh na cuibhlichean gearraidh seo gu tric a’ leasachadh meanbh-chraolaidhean agus tha e duilich wafers tana (me tiugh <150 μm) a ghearradh. Tha gearradh laser de wafers silicon air a bhith air a chleachdadh anns a’ ghnìomhachas semiconductor airson grunn bhliadhnaichean, gu sònraichte airson wafers tana (100-200μm), agus tha e air a dhèanamh ann an grunn cheumannan: grooving laser, air a leantainn le dealachadh meacanaigeach no gearradh stealth (ie beam laser infridhearg a-staigh an sgrìobhadh sileaconach) air a leantainn le sgaradh teip meacanaigeach. Faodaidh an laser nanosecond pulse 15 wafers a phròiseasadh san uair, agus faodaidh an laser picosecond 23 wafers a phròiseasadh san uair, le càileachd nas àirde.
03 Gearradh glainne / sgrìobhadh ann an gnìomhachas dealanach a ghabhas ithe
Tha scrionaichean suathaidh agus glainneachan dìon airson fònaichean-làimhe agus coimpiutairean-uchd a’ fàs nas taine agus tha cuid de chumaidhean geoimeatrach lùbte. Tha seo ga dhèanamh nas duilghe gearradh meacanaigeach traidiseanta. Mar as trice bidh lasers àbhaisteach a’ toirt a-mach droch chàileachd gearraidh, gu sònraichte nuair a tha na taisbeanaidhean glainne sin air an càrnadh 3-4 sreathan agus a ’ghlainne dìon as àirde 700 μm tiugh air a theannachadh, a dh’ fhaodadh briseadh le cuideam ionadail. Thathas air sealltainn gu bheil lasers ultrafast comasach air na glainneachan sin a ghearradh le neart iomall nas fheàrr. Airson gearradh pannal còmhnard mòr, faodar an leusair femtosecond a chuimseachadh air uachdar cùil na duilleig glainne, a’ sgrìobadh taobh a-staigh na glainne gun a bhith a’ dèanamh cron air an uachdar aghaidh. Faodar a’ ghlainne a bhriseadh an uairsin le dòighean meacanaigeach no teirmeach air a’ phàtran le sgòr.
Figear 3. Picosecond glainne laser ultrafast gearradh cumadh sònraichte
04 inneach piston ann an gnìomhachas nan càraichean
Tha einnseanan càr aotrom air an dèanamh le aloidhean alùmanum, nach eil cho dìonach ri caitheamh ri iarann. Tha sgrùdaidhean air faighinn a-mach gum faod giollachd laser femtosecond de dh’ inneach piston càr lughdachadh suathadh suas ri 25% leis gum faodar sprùilleach agus ola a stòradh gu h-èifeachdach.
Figear 4. Giullachd leusair femtosecond de pistons einnsean càr gus coileanadh einnsean a leasachadh
05 Saothrachadh stent coronaidh anns a’ ghnìomhachas mheidigeach
Tha milleanan de stents coronaidh air an cuir a-steach do artaigilean coronaich a’ chuirp gus sianal fhosgladh airson fuil a dhol a-steach do shoithichean a tha air an cuairteachadh, a shàbhalas milleanan de bheatha gach bliadhna. Mar as trice bidh stents coronach air an dèanamh de mheatailt (me, stàilinn gun staoin, alloy cuimhne cumadh nicil-titanium, no o chionn ghoirid alloy cobalt-chromium) mogal uèir le leud strut timcheall air 100 μm. An coimeas ri gearradh laser fada-pulse, tha na buannachdan bho bhith a’ cleachdadh lasers ultrafast airson camagan a ghearradh de chàileachd àrd gearraidh, crìochnachadh uachdar nas fheàrr, agus nas lugha de sprùilleach, a lughdaicheas cosgaisean iar-ghiollachd.
06 Saothrachadh innealan microfluidic airson a’ ghnìomhachas mheidigeach
Bidh innealan microfluidic air an cleachdadh gu cumanta anns a’ ghnìomhachas meidigeach airson deuchainn agus breithneachadh ghalaran. Mar as trice bidh iad sin air an dèanamh le bhith a’ cumadh meanbh-stealladh de phàirtean fa leth agus an uairsin gan ceangal le bhith a’ cleachdadh gluing no tàthadh. Tha buannachd aig saothrachadh laser ultrafast de innealan microfluidic a bhith a’ toirt a-mach microchannels 3D taobh a-staigh stuthan follaiseach leithid glainne gun fheum air ceanglaichean. Is e aon dòigh saothrachadh laser ultrafast taobh a-staigh glainne mòr agus an uairsin searbhag ceimigeach fliuch, agus is e dòigh eile ablation laser femtosecond taobh a-staigh glainne no plastaig ann an uisge grùide gus sprùilleach a thoirt air falbh. Is e dòigh eile air seanalan inneal a-steach don uachdar glainne agus an seuladh le còmhdach glainne tro tàthadh laser femtosecond.
Figear 6. Femtosecond clò-bhualadh roghnach air a bhrosnachadh le laser gus seanalan microfluidic ullachadh taobh a-staigh stuthan glainne
07 Micro drileadh de injector nozzle
Tha innealachadh microhole laser Femtosecond air a dhol an àite meanbh-EDM aig mòran chompanaidhean anns a ’mhargaidh in-stealladh àrd-chuideam air sgàth barrachd sùbailteachd ann a bhith ag atharrachadh pròifilean tuill sruthadh agus amannan innealachaidh nas giorra. Tha an comas smachd a chumail gu fèin-ghluasadach air suidheachadh fòcas agus teilt an t-seam tro cheann scan roimhe air leantainn gu dealbhadh pròifilean fosglaidh (me, baraille, lasadh, co-fhilleadh, eadar-dhealachadh) a dh’ fhaodadh atomization no dol a-steach don t-seòmar losgaidh a bhrosnachadh. Tha an ùine drileadh an urra ri meud an ablation, le tiugh drile de 0.2 - 0.5 mm agus trast-thomhas toll 0.12 - 0.25 mm, a ’dèanamh an dòigh seo deich tursan nas luaithe na meanbh-EDM. Bithear a’ dèanamh microdrilling ann an trì ìrean, a’ toirt a-steach garbh agus crìochnachadh tuill tro phìleat. Tha argon air a chleachdadh mar ghas cuideachaidh gus an toll-cladhaich a dhìon bho oxidation agus gus am plasma mu dheireadh a dhìon aig na h-ìrean tùsail.
Figear 7. Femtosecond leusair giollachd àrd-chruinneas de tholl tapr inverted airson inneal-stealladh einnsean dìosail
08 Teacsachadh laser fìor-luath
Anns na beagan bhliadhnaichean a dh ’fhalbh, gus cruinneas innealachaidh a leasachadh, milleadh stuthan a lughdachadh, agus èifeachdas giollachd àrdachadh, tha raon micromachining air a thighinn gu bhith na fhòcas do luchd-rannsachaidh mean air mhean. Tha diofar bhuannachdan giollachd aig leusair ultrafast leithid milleadh ìosal agus mionaideachd àrd, a tha air a thighinn gu bhith na fhòcas ann a bhith a’ brosnachadh leasachadh teicneòlas giullachd. Aig an aon àm, faodaidh leusairean ultrafast a bhith ag obair air grunn stuthan, agus tha milleadh stuthan giollachd laser cuideachd na phrìomh stiùireadh rannsachaidh. Bithear a’ cleachdadh leusair ultrafast airson stuthan a sgaoileadh. Nuair a tha dùmhlachd lùth an leusair nas àirde na stairsneach ablation an stuth, seallaidh uachdar an stuth ablated structar meanbh-nano le feartan sònraichte. Tha rannsachadh a’ sealltainn gu bheil an structar uachdar sònraichte seo na iongantas cumanta a bhios a’ tachairt nuair a bhios stuthan giollachd leusair. Faodaidh ullachadh structaran micro-nano uachdar feartan an stuth fhèin adhartachadh agus cuideachd comas a thoirt do leasachadh stuthan ùra. Tha seo a’ fàgail gu bheil ullachadh structaran meanbh-nano uachdar le laser ultrafast na dhòigh teignigeach le cudrom leasachaidh cudromach. An-dràsta, airson stuthan meatailt, faodaidh rannsachadh air teacsadh uachdar laser ultrafast feartan fliuchadh uachdar meatailt a leasachadh, feartan suathaidh uachdar agus caitheamh a leasachadh, adhesion còmhdach àrdachadh, agus iomadachadh stiùiridh agus greimeachadh cheallan.
Figear 8. Feartan superhydrophobic de uachdar silicon ullaichte le laser
Mar theicneòlas giullachd ùr-nodha, tha feartan sòn beag fo bhuaidh teas aig giollachd laser ultrafast, pròiseas eadar-obrachadh neo-loidhneach le stuthan, agus giullachd àrd-rèiteachaidh taobh a-muigh na crìche sgaraidh. Is urrainn dha giollachd meanbh-nano àrd-inbhe agus àrd-chruinneas de dhiofar stuthan a thoirt gu buil. agus cruthachadh structar meanbh-nano trì-thaobhach. Le bhith a’ coileanadh saothrachadh laser de stuthan sònraichte, structaran iom-fhillte agus innealan sònraichte a’ fosgladh slighean ùra airson saothrachadh meanbh-nano. Aig an àm seo, tha leusair femtosecond air a chleachdadh gu farsaing ann an iomadh raon saidheansail ùr-nodha: faodar leusair femtosecond a chleachdadh gus diofar innealan optigeach ullachadh, leithid arrays microlens, sùilean todhar bionic, stiùiridhean tonn optigeach agus metasurfaces; a’ cleachdadh a chruinneas àrd, àrd-rùn agus Le comasan giullachd trì-thaobhach, faodaidh laser femtosecond sgoltagan microfluidic agus optofluidic ullachadh no amalachadh leithid co-phàirtean microheater agus seanalan microfluidic trì-thaobhach; A bharrachd air an sin, faodaidh laser femtosecond cuideachd diofar sheòrsaichean de mhicro-nanostructures uachdar ullachadh gus gnìomhan anti-meòrachadh, anti-meòrachadh, super-hydrophobic, anti-icing agus eile a choileanadh; chan e a-mhàin sin, chaidh laser femtosecond a chuir an sàs ann an raon bith-mheidigeach, a’ nochdadh coileanadh air leth ann an raointean leithid meanbh-stents bith-eòlasach, fo-stratan cultar cealla agus ìomhaighean microscopach bith-eòlasach. Ro-shealladh tagraidh farsaing. Aig an àm seo, tha raointean tagraidh giollachd laser femtosecond a’ leudachadh bliadhna às deidh bliadhna. A bharrachd air na meanbh-optics gu h-àrd, microfluidics, meanbh-nanostructures ioma-ghnìomhach agus tagraidhean innleadaireachd bith-mheidigeach, tha àite mòr aige cuideachd ann an cuid de raointean a tha a’ tighinn am bàrr, leithid ullachadh metasurface. , saothrachadh meanbh-nano agus stòradh fiosrachaidh optigeach ioma-thaobhach, msaa.
Ùine puist: Giblean-17-2024
