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2019-02-25 09:54 |
超快激光微納制造時空整形“分秒必爭”
近年來，納米制造成為我國戰(zhàn)略需求的重要支撐，例如國家某重大工程中的靶丸加工，就需要在其表面實(shí)現(xiàn)納米級定位的微孔陣列制造。飛秒激光具有超快、超強(qiáng)的特性，在微孔加工中占據(jù)獨(dú)特優(yōu)勢，尤其在高品質(zhì)、大深徑比、高一致性微孔加工中具有不可替代性。 L~KM=[cn
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雖然飛秒激光脈沖對材料的輻照時間極短（飛秒量級），但其后的所有加工過程均決定于飛秒激光與電子的相互作用，如何精準(zhǔn)調(diào)控局部瞬時電子動態(tài)成為了科學(xué)界的關(guān)注重點(diǎn)。 %x}
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在自然科學(xué)基金委重大研究計劃“納米制造的基礎(chǔ)研究”支持下，北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院姜瀾教授研究團(tuán)隊(duì)提出了超快激光時空整形微納制造新方法。通過設(shè)計超快激光能量時域及空域分布，研究人員調(diào)控加工過程中的能量吸收、傳遞及材料相變過程，有效地提高了加工質(zhì)量、精度、效率、深徑比和一致性，并得到廣泛應(yīng)用。 S TaA]i}P
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據(jù)介紹，通過時空整形，可優(yōu)化和調(diào)節(jié)離化電子密度分布，使得微孔加工深徑比極限增加100倍，效率提高56倍。在實(shí)驗(yàn)中，單束光加工速度達(dá)0.01秒/孔，加工1厘米乘1厘米面積的高深徑比（1000：1，直徑1.5微米）微孔陣列（共計25萬個孔）僅耗時42分鐘。 2TA*m{\Hr
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同時，為了研究超快激光微孔加工的完整過程，研究團(tuán)隊(duì)提出并搭建了多時間尺度電子動態(tài)實(shí)時觀測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對制造中以電子為能量載體主線的質(zhì)能傳輸過程的觀測。 {qa Aq%'
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該制造新方法獲國際廣泛關(guān)注，例如，美國科學(xué)促進(jìn)會及其會刊——《科學(xué)》的新聞平臺以《飛秒激光實(shí)現(xiàn)電子動態(tài)調(diào)控》為題對新方法進(jìn)行了專題報道，稱其“對高端制造、材料處理、化學(xué)反應(yīng)控制可能帶來革命性的貢獻(xiàn)”，并獲10余家國際主流科技媒體全文轉(zhuǎn)載。 g"> {9 YE
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專家認(rèn)為，該成果可為我國航空、能源、IC、國防等領(lǐng)域提供重要的制造技術(shù)支撐，開啟了電子層面調(diào)控的新機(jī)理和新方法的廣闊應(yīng)用空間。（作者：程唯珈 來源：中國科學(xué)報 ）
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