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超快激光在中山玻璃加工上的應用

2019-07-29 648

  玻璃(li)是一種(zhong)通明的(de)類(lei)固體資(zi)(zi)料(liao)(liao),在人們日(ri)常(chang)生活中運用廣(guang)泛。玻璃(li)的(de)運用范圍在不斷擴大,尤其(qi)是和其(qi)他資(zi)(zi)料(liao)(liao)相(xiang)結(jie)合能(neng)更多地運用于高科技領域。玻璃(li)由碳酸(suan)鈉、石灰(hui)石和沙子等(deng)常(chang)見的(de)資(zi)(zi)料(liao)(liao)制(zhi)成(cheng)。這(zhe)些(xie)資(zi)(zi)料(liao)(liao)在高溫(wen)(wen)條件下(約1500℃)溶化,就(jiu)像液體一樣,能(neng)夠被灌注、吹制(zhi)、壓制(zhi)和模塑成(cheng)各種(zhong)形狀(zhuang)。但在室溫(wen)(wen)下,玻璃(li)就(jiu)成(cheng)為(wei)固體,冷卻后因為(wei)機(ji)械功能(neng)的(de)改(gai)變會變得難以加(jia)工處理。


  玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)具有其他(ta)資料(liao)所(suo)不具有的(de)獨特功(gong)能(neng)。它擁有極(ji)好的(de)光(guang)學功(gong)能(neng),能(neng)反(fan)射(she)、曲折(zhe)、透射(she)和吸收光(guang)線(xian),在(zai)整個可(ke)視范圍(wei)內乃至更(geng)遠,都具有較(jiao)高(gao)的(de)通明度。從(cong)化(hua)學功(gong)能(neng)來說(shuo),玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)是一種(zhong)抗腐蝕(shi)的(de)惰性(xing)資料(liao),能(neng)夠(gou)作為許多(duo)化(hua)學品(pin)的(de)容(rong)器。從(cong)熱力和電(dian)力方面來看,玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)是一種(zhong)絕(jue)佳的(de)絕(jue)緣體。從(cong)物理功(gong)能(neng)來看,玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)外表堅固,防刮耐磨,近年來經過各種(zhong)辦法(fa),玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)乃至具有了(le)彈性(xing)。但是,也正是這(zhe)些功(gong)能(neng)使得玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)加工面臨著更(geng)大挑戰,例如(ru)一旦(dan)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)具有極(ji)好的(de)抗拉(la)強度,就變得易碎(sui)。


  因而,處理玻璃的辦法和(he)(he)其運用(yong)都需要從長計議。玻璃制(zhi)作能(neng)(neng)夠追(zhui)溯到公(gong)元前3500年左右。人工(gong)制(zhi)作玻璃大約首要出(chu)現在美索不(bu)達米亞和(he)(he)埃及,首要被用(yong)來(lai)制(zhi)作珠寶,隨后被用(yong)來(lai)制(zhi)作壺(hu)。之后,加(jia)工(gong)工(gong)藝(yi)不(bu)斷(duan)改進(jin),從手工(gong)加(jia)工(gong)演(yan)變為如今的高(gao)科技工(gong)業工(gong)藝(yi),出(chu)現了很多玻璃類別(bie)和(he)(he)運用(yong)。雖然玻璃制(zhi)作歷史悠久,但(dan)近幾(ji)十年來(lai)因為玻璃的易(yi)碎功能(neng)(neng),對于(yu)玻璃制(zhi)品進(jin)行加(jia)工(gong)的工(gong)藝(yi)止步不(bu)前。

        中山玻璃加工

  通常一個小裂(lie)紋就會形成玻(bo)(bo)璃(li)破碎。一旦微裂(lie)紋在(zai)玻(bo)(bo)璃(li)的(de)某個部(bu)位構(gou)成,它(ta)就會蔓延(yan)至(zhi)玻(bo)(bo)璃(li)邊際,形成破裂(lie)。玻(bo)(bo)璃(li)的(de)這(zhe)種(zhong)易碎特點使其難以加(jia)(jia)工(gong)。另外(wai)一方面,不斷發展的(de)技術使其可(ke)制成結構(gou)更(geng)小,且(qie)形狀各異(yi)的(de)玻(bo)(bo)璃(li)來運(yun)用于不同領(ling)域。傳統的(de)精確辦法(fa),如(ru)光刻和電子束光刻等來加(jia)(jia)工(gong)玻(bo)(bo)璃(li),但這(zhe)些技術過于貴重,不易操作,特別是(shi)大面積運(yun)用。如(ru)今,激光技術提供了(le)加(jia)(jia)工(gong)玻(bo)(bo)璃(li)的(de)較精確辦法(fa)。較直截(jie)了(le)當的(de)辦法(fa)就是(shi)在(zai)波長范圍內運(yun)用單(dan)光子吸收,玻(bo)(bo)璃(li)在(zai)紅外(wai)線或紫外(wai)線下不會高度通明。


  但是,直接吸收會(hui)發(fa)生一些問題,包(bao)含不良熱影響(xiang)以(yi)及構成熱影響(xiang)區,這會(hui)發(fa)生微裂(lie)紋,嚴(yan)重危害(hai)玻(bo)璃(li)的機械穩定性。此外(wai),在玻(bo)璃(li)外(wai)表下(xia)方進行加工,制作(zuo)三維結(jie)構,需要運用高通明度(du)波長。雖然納秒脈沖激光(guang)器能夠用于在玻(bo)璃(li)中制作(zuo)次表層(ceng)結(jie)構(如圖1),玻(bo)璃(li)的物(wu)理(li)機制會(hui)對微處(chu)理(li)的精細(xi)程度(du)形成限(xian)制,也會(hui)發(fa)生微裂(lie)紋。


  近年來(lai)(lai),一種激(ji)動人心的(de)替代性工藝已投入工業(ye)運用(yong)(yong),即運用(yong)(yong)超快(kuai)激(ji)光器在近紅(hong)外(wai)波長(chang)范圍內發(fa)生次皮秒(miao)脈沖。在這(zhe)一辦法中,超短(duan)脈沖嚴密(mi)聚焦于玻璃(li)的(de)大部分(fen)或外(wai)表,每平方厘米的(de)功率密(mi)度超過數太(tai)瓦,引發(fa)復雜多樣的(de)工藝,如一起多光子吸收、雪(xue)崩和磕碰電離,形成對玻璃(li)基質高度局域(yu)化的(de)破壞(huai),一起簡直不存在能(neng)(neng)量堆積(ji)(只要幾微焦乃至更少(shao))。因為(wei)每次脈沖所用(yong)(yong)能(neng)(neng)量極(ji)端適(shi)度,對該部位(乃至是聚焦體積(ji))形成的(de)熱影響(xiang)能(neng)(neng)夠(gou)忽略不計。這(zhe)一辦法通(tong)常被稱為(wei)“冷消融”,能(neng)(neng)夠(gou)用(yong)(yong)來(lai)(lai)制(zhi)作(zuo)極(ji)為(wei)精確的(de)3D結構。和其他微制(zhi)作(zuo)技術比(bi)較,飛(fei)秒(miao)激(ji)光微制(zhi)作(zuo)通(tong)明(ming)資料具有獨特優勢。


  文(wen)章源自:中(zhong)山玻璃加(jia)工

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