路隆祥

摘要：隨著我國相關(guān)科研人員在激光領(lǐng)域的研究深入，脈沖激光等激光技術(shù)領(lǐng)域前沿性技術(shù)難題被攻破，超高強(qiáng)度、超短波長的脈沖激光技術(shù)的出現(xiàn)使我國高分子材料的發(fā)展取得了革命性的進(jìn)展，在過去高分子材料加工是高分子材料生產(chǎn)和應(yīng)用過程中的一大難題，而如今通過使用脈沖激光技術(shù)大大提升和優(yōu)化了高分子材料的加工效率和水平。本文主要分析了脈沖激光技術(shù)及其折射率改性，并闡述了脈沖激光技術(shù)在高分子材料加工過程中的具體應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：脈沖激光;高分子材料;應(yīng)用研究

隨著脈沖激光技術(shù)的成熟，如今脈沖激光技術(shù)在高分子材料精密加工領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用，通過脈沖激光技術(shù)的使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對精密加工儀器的精密操作，同時脈沖激光技術(shù)在結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品中也具有重要應(yīng)用，這主要基于脈沖激光技術(shù)能夠在高分子材料表面形成多孔結(jié)構(gòu)，同時還能夠在高分子材料的表明形成周期結(jié)構(gòu)，并與塊狀材料相互作用，對塊狀材料的內(nèi)部進(jìn)行加工。

一、脈沖激光及其折射率改性

脈沖激光主要是指在相同的時間間隔內(nèi)發(fā)出脈沖光的一類技術(shù)，脈沖激光所發(fā)出的脈沖光其時間通常較為短暫，在部分脈沖激光其發(fā)出的脈沖光已經(jīng)達(dá)到了“皮秒”這一級別，且通常情況下，脈沖光一次所釋放的能量較小，因此能夠適應(yīng)精密機(jī)械的操作要求，對高分子材料以及其他精密的機(jī)械進(jìn)行加工。由于在使用脈沖激光的過程中需要脈沖激光能夠進(jìn)行持續(xù)性操作，因此在使用脈沖激光的過程中，需要應(yīng)用激光泵浦源，并通過激光泵浦源為脈沖激光的持續(xù)應(yīng)用提供能量。在高分子加工領(lǐng)域使用脈沖激光的過程中需要注意高分子材料的折射率，在高分子領(lǐng)域，一般高分子材料的密度越大則其折射率越高，反之則反，基于此，在使用脈沖激光加工的過程中需要注意不同高分子材料在加工過程中需要使用合適的強(qiáng)度和激光量，使得脈沖激光能夠?qū)Ω叻肿硬牧戏肿渔I的打破，從而實現(xiàn)對高分子材料的加工。

二、脈沖激光技術(shù)在高分子材料加工中的具體應(yīng)用

（一）激光燒燭產(chǎn)生表面多孔結(jié)構(gòu)

利用激光燒燭產(chǎn)生表面多孔結(jié)構(gòu)的原理主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)材料加工領(lǐng)域，通過激光作用使得高分子材料在熱化作用下，在高分子材料的表面形成自由體積孔洞，進(jìn)而使高分子材料的表面形成多孔結(jié)構(gòu)，而多孔結(jié)構(gòu)有利于高分子材料與生物組織組織能夠更好地粘連在一起，因此近年來，激光燒燭技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注，并未醫(yī)學(xué)生物材料的發(fā)展提供了重要發(fā)展思路。

（二）激光燒燭產(chǎn)生表面周期結(jié)構(gòu)

激光燒燭之所以會產(chǎn)生表面周期結(jié)構(gòu)這主要是由于波長效應(yīng)導(dǎo)致的，經(jīng)過相關(guān)人員研究發(fā)現(xiàn)大部分高分子材料在接觸到長波波長時，并不會吸收長波波長，因此長波波長并不會改變高分子材料的表明，但是高分子材料在接觸到短波波長時會吸收波長能量，進(jìn)而使高分子材料的表面發(fā)生變化，而在脈沖激光應(yīng)用過程中，波長能量會發(fā)生變化，因此在使用脈沖激光對高分子材料的表面進(jìn)行燒燭的過程中，高分子材料的表面也會隨著脈沖激光的能量變化而出現(xiàn)周期性的結(jié)構(gòu)變化。除此之外，研究者人員發(fā)現(xiàn)研究者發(fā)現(xiàn)非晶態(tài)殼聚糖表面非常容易形成LIPSS，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)LIPSS并不是由于高分子材料出現(xiàn)化學(xué)變化產(chǎn)生的，而是由于在激光的作用下，非晶態(tài)殼聚糖表面產(chǎn)生一系列物理變化產(chǎn)生了LIPSS，其主要的產(chǎn)生原理過程如下，首先在激光的作用下，非晶態(tài)殼聚糖表面出現(xiàn)調(diào)制作用，而后在在高強(qiáng)度的物理激光下，非晶態(tài)殼聚糖表面的物理結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，在這兩個原理的作用下，激光會導(dǎo)致高分子材料在吸收能量后出現(xiàn)斷鍵現(xiàn)象，并出現(xiàn)分子運(yùn)動，同時在脈沖激光的作用下，激光在發(fā)射期間，高分子材料吸收能量，使高分子材料熱度上升，而在激光間歇時，高分子材料則無法吸收能量，出現(xiàn)冷卻現(xiàn)象，而LIPSS則是在高分子材料熱化與冷卻交替過程中產(chǎn)生的。

（三）塊體材料加工對脈沖激光技術(shù)的應(yīng)用

盡管高分子材料能夠?qū)Σ煌ㄩL的光線進(jìn)行吸收，但是在高分子材料應(yīng)用過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)大部分透明的高分子材料對于波長較長的光波吸收較弱，透明高分子材料一般吸收的波長大多集中在193mm以下，而在使用脈沖激光對透明高分子材料進(jìn)行加工過程中，如果脈沖激光所發(fā)射的能量大于高分子材料分子鍵的能量時，分子鍵會出現(xiàn)斷裂，而在斷裂的過程中，高分子材料會被分解成單體，產(chǎn)生燒燭現(xiàn)象，但不會出現(xiàn)液相。例如：相關(guān)研究人員利用脈沖激光技術(shù)的這一特征原理，將脈沖激光技術(shù)應(yīng)用于的塊體高分子材料中，通過使用脈沖激光加工PCL 片材能夠取得較好的加工效果，除此之外，如果光線波段在紫外波段范圍內(nèi)，且光波的能量高于高分子材料的分子鍵，那么改光波也會使高分子材料產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)。

三、總結(jié)

利用脈沖激光技術(shù)加工高分子材料的作用原理較為復(fù)雜，不同的高分子材料以及高分子材料的不同用途都會改變脈沖激光技術(shù)的應(yīng)用方式，不僅如此，脈沖激光技術(shù)在高分子材料加工過程中的應(yīng)用也具有一定的爭議，但脈沖激光技術(shù)在高分子材料加工過程中的作用在目前而言是無可取代的，因此我國在今后的高分子材料加工技術(shù)發(fā)展過程中，需要加強(qiáng)對脈沖激光技術(shù)的研究，提升脈沖激光技術(shù)水平，并進(jìn)一步拓展脈沖激光技術(shù)在高分子材料加工中的應(yīng)用。

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