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皮秒激光对氧化铝陶瓷的深度高精度切割
摘要： 陶瓷材料具有高耐热性、高耐化学腐蚀性、低密度及高抗压强度等特性；然而其固有脆性导致的加工难题限制了应用范围。激光切割技术可为这类脆性材料的加工提供自动化制造方案。本文开发了一种名为"摆动"的激光切割方法，用于实现工业级氧化铝陶瓷的深切割、高精度且无缺陷加工。研究通过调控皮秒激光工艺参数（包括焦点位置、线速度和摆动幅度），在控制切割深度的同时优化切缝宽度、切缝锥度、表面洁净度等切割质量指标，并避免裂纹产生。采用三维激光扫描显微镜和扫描电子显微镜(SEM)评估了切割形貌与质量。经优化的皮秒激光切割工艺参数实现了约10 mm3/分钟的最大材料去除率。实验表明，该激光切割工艺是一种高效可靠的制造工具，可集成至工程净成形系统中。
关键词： 激光切割、材料去除率、烧蚀、超快激光微加工、氧化铝陶瓷
更新于2025-09-23 15:21:01
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以微米级分辨率三维激光打印宏观尺度玻璃物体
摘要： 三维（3D）打印技术凭借其极高的灵活性，实现了几何结构复杂的三维物体制造，目前该技术在材料、功能及应用领域正经历着快速拓展。当尝试打印玻璃材质的微米级三维结构时，飞秒激光诱导化学蚀刻（FLICE）——这种减材式3D打印技术——已被证明是强有力的解决方案。本研究展示了高度达~3.8厘米的宏观尺度三维玻璃物体的制备，其横向与纵向特征尺寸均保持~20微米的统一精度。这一突破性成果源于我们发现了超快激光脉冲与熔融石英相互作用中未被探索的特定区域，从而实现了激光脉冲在熔融石英内部深度不敏感的聚焦效应。
关键词： 光场操控、超快激光微加工、三维玻璃打印
更新于2025-09-19 17:13:59
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采用超快激光微加工技术在铜制波形微通道内进行两相沸腾的实验研究
摘要： 本研究采用超快激光微加工技术制备了具有三角形截面的正弦波形（SW）铜微通道。在质量流量43.43-217.15 kg/(m2·s)和热流密度0-590 kW/m2条件下，实验研究了去离子水在SW微通道中的流动沸腾特性。通过可视化观测SW微通道内的流型，并基于实验数据分析了沸腾传热特性。结果表明：与直微通道相比，本研究的SW微通道局部传热系数最大提升127.7%，同时压降增幅在可接受范围内。SW微通道中仅需较低过热度即可触发核态沸腾起始。在高有效热流密度或高蒸汽干度条件下，观察到局部传热系数呈缓慢下降趋势。基于实验可视化结果分析了SW微通道流动沸腾的传热机理，不同热边界条件下核态沸腾与薄膜蒸发占主导地位。采用波形结构可抑制微通道内的流动沸腾不稳定性现象。
关键词： 沸腾传热，正弦波形微通道，流动不稳定性，超快激光微加工
更新于2025-09-19 17:13:59
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用于高精度骨科手术的飞秒激光
摘要： 超短脉冲激光微加工技术在骨组织清洁、安全的外科治疗方面展现出巨大潜力。然而，由于实验方法差异悬殊且常在非手术相关条件下（如干燥骨、离体骨）进行研究，导致性能对比和"最佳实践"的建立面临困难。本研究采用飞秒（fs）脉冲激光系统（脉宽τ=140飞秒，重复频率=1kHz，波长λ=800nm），基于激光微加工标准参数（烧蚀阈值、累积效应、烧蚀速率、材料内部焦点深度影响及热影响区HAZ），对新鲜获取的牛骨与绵羊骨皮质进行了全面飞秒激光显微外科研究。研究发现三个对未来手术室应用具有重要意义的积极因素：（1）材料去除过程对焦点深度相对不敏感，优异性能无需极端深度精度控制；（2）新鲜骨组织的飞秒激光烧蚀几乎不产生累积效应，同一区域多次照射可保持恒定材料移除量；（3）在宽泛参数范围内均可轻松实现宏观与微观尺度上热损伤与冲击损伤的完全避免。这些结果表明，采用手持式或机器人操作的飞秒激光微加工光纤平台具有高度可行性。
关键词： 激光烧蚀、超快激光微加工、飞秒显微手术、激光微加工、骨科手术
更新于2025-09-16 10:30:52