极端制造 | 飞秒激光加工相关文章推荐

Perspective

GHz“脉冲串”模式是否会开创飞秒激光加工的新途径？

Will GHz burst mode create a new path tofemtosecond laser processing?

Koji Sugioka

本文介绍了飞秒激光在柔性硅胶基底表面制备超疏液体金属表面的研究进展。通过调控液体金属浸润性实现液体金属在柔性硅胶基底表面的功能化操控，如柔性电路印刷、电路修复等。所制备的液体金属电路具备很好的表面均匀性，以及良好的柔性电学性能，能够应用于柔性拉力传感领域。

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https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac2479

Koji Sugioka. 2021. Will GHz burst mode create a new path to femtosecond laser processing? Int. J. Extrem. Manuf.3043001.

Paper

基于飞秒激光打印的pH响应Janus微结构加工新策略及其应用

Encryption/decryption and microtarget capturing by pH-driven Janus microstructures fabricated by the same femtosecond laser printing parameters

Zhaoxin Lao, Rui Sun, Dongdong Jin, Zhongguo Ren, Chen Xin, Yachao Zhang, Shaojun Jiang, Yiyuan Zhang, Li Zhang

本文介绍了一种新的智能微结构的加工方法。研究人员利用光的散射作用，使用完全相同的加工参数，在单一材料中即可制备出亚微米尺度的快速响应型Janus结构，并展示了该智能单元在信息加密/解密和微物体捕获方面的应用。

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https://doi.org/10.1088/2631-7990/abe092

Lao Z X, Sun R, Jin D D, Ren Z G, Xin C, Zhang Y C, Jiang S J, Zhang Y Y, Zhang L. 2021. Encryption/decryption and microtarget capturing by pH-driven Janus microstructures fabricated by the same femtosecond laser printing parameters. Int. J. Extrem. Manuf.3025001.

驱动磁性液体金属实现柔性电路印刷

Guiding magnetic liquid metal for flexible circuit

Chengjun Zhang, Qing Yang, Jiale Yong, Chao Shan, Jingzhou Zhang, Xun Hou, Feng Chen

本文介绍了飞秒激光在柔性硅胶基底表面制备超疏液体金属表面的研究进展。通过调控液体金属浸润性实现液体金属在柔性硅胶基底表面的功能化操控，如柔性电路印刷、电路修复等。所制备的液体金属电路具备很好的表面均匀性，以及良好的柔性电学性能，能够应用于柔性拉力传感领域。

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https://doi.org/10.1088/2631-7990/abeda3

Zhang C J, Yang Q, Yong J L, Shan C, Zhang J Z et al. 2021. Guiding magnetic liquid metal for flexible circuit. Int. J. Extrem. Manuf.3025102.

用于极端环境的纳米光栅分布式光纤传感器飞秒激光制备技术

Femtosecond laser fabrication of nanograting-based distributed fiber sensors for extreme environmental applications

Mohan Wang, Kehao Zhao, Jingyu Wu, Yuqi Li, Yang Yang, Sheng Huang, Jieru Zhao, Thomas Tweedle, David Carpenter, Guiqiu Zheng, Qingxu Yu, Kevin P. Chen

本文描述了石英纤芯中纳米光栅的飞秒精度刻蚀，以形成用于极端环境条件下传感应用的分布式和点式光纤传感器。通过扫描电子显微镜成像和激光加工优化，可以用高温稳定的Ⅱ型飞秒激光进行逐点连续改性加工，每点传感器器件插入损耗在1db m-1或0.001db。在1000℃下测试光纤传感器的高温性能，5天内温度波动在±5.5℃。光纤中低激光诱导插入损耗使1.4米抗辐射分布式光纤传感器的制备成为可能。分布式光纤传感器的堆内测试进一步表明，该光纤传感器能够在极端辐射环境下进行稳定的分布式温度测量。综上，本文论证了飞秒激光制备的光纤传感器是适用于极端环境下应用的测量器件。

https://doi.org/10.1088/2631-7990/abe171

Wang M H, Zhao K H, Wu J Y, Li Y Q, Yang Y, Huang S, Zhao J R, Tweedle T, Carpenter D, Zheng G Q et al. 2021. Femtosecond laser fabrication of nanograting-based distributed fiber sensors for extreme environmental applications. Int. J. Extrem. Manuf.3025401.

具有垂直侧壁及尖锐边沿苛刻要求的毫米尺度形状的飞秒激光加工

Femtosecond-laser sharp shaping of millimeter-scale geometries with vertical sidewalls

Qiuchi Zhu, Peixun Fan, Nan Li, Timothy Carlson, Bai Cui, Jean-François Silvain, Jerry L Hudgins, Yong Feng Lu

本研究建立了一种具有垂直侧壁及尖锐边沿苛刻要求的毫米尺度形状的飞秒激光可控加工方法：通过入射角度（AOI）调控和参数补偿方法，同时实现了垂直侧壁和尖锐边沿的加工；通过单一调控入射角度，可以将边沿坡口宽度（edge width）减小至10 µm以下，但侧壁锥度会增大；通过同时施加扫描直径和激光功率补偿，可以获得零锥角的侧壁，同时将边沿坡口宽度保持在10 µm以下；除入射角度外，本研究证明了通过参数补偿对飞秒激光烧蚀行为进行灵活调控，也可以实现对加工侧壁锥角的调控；本研究所建立方法，提供了一种在不同形状（如圆形孔、异形孔、组合孔等）的宏观部件加工中同时实现侧壁和边沿质量控制的有效方案，均获得了<10 µm的尺寸精度和<1 µm的表面光洁度。

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https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac2961

Zhu Q C,Fan P X,Li N,Carlson T, Cui B, Silvain J F, Hudgins J L, Lu Y F. 2021. Femtosecond-laser sharp shaping of millimeter-scale geometries with vertical sidewalls. Int. J. Extrem. Manuf.3045001.

单束线偏振飞秒激光制备非常规LIPSS结构

Irregular LIPSS produced on metals by single linearly polarized femtosecond laser

Dongshi Zhang, Ruijie Liu and Zhuguo Li

本研究首次利用飞秒激光在锡金属上制备了方向各异的岛状SWPSS结构，其最大周期为25μm，约是此前纳秒和飞秒激光制备的SWPSS结构最大周期的4倍和10倍，证实了热流场可以打破光场（激光偏振）限制对结构方向进行调控。此文还报道了利用单束线偏振飞秒激光在钨（W）、钽（Ta）、钼（Mo）和铌（Nb）金属材料上制备三角形/菱形LIPSS结构的可能性，表明了LIPSS可能具有将线偏振光转换为圆偏振光的超表面功能。

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https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac376c

Zhang D S, Liu R J, Li Z G. 2022. Irregular LIPSS produced on metals by single linearly polarized femtosecond laser. Int. J. Extrem. Manuf.4015102.

纳秒激光冲击爆轰合成纳米金刚石：从激光-物质相互作用到石墨-金刚石相变

Nanosecond laser shock detonation of nanodiamonds: from laser-matter interaction to graphite-to-diamond phase transition

Xing Zhang, Haofan Sun, Bo Mao, Rui Dai, Houlong Zhuang, Yiliang Liao and Qiong Nian

本文研究了通过激光冲击爆轰（CLSD）制造纳米金刚石（NDs）的基本机制，重点讨论了激光与物质的交互作用、约束效应的作用以及石墨-金刚石相变机制。这项研究将为CLSD提供重要的见解，并推动这种纳米制造技术在制造NDs和其他高温高压合成的纳米材料方面的广泛应用。

https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac37f1

Zhang X, Sun H F, Mao B, Dai R, Zhuang H L, Liao Y L, Nian Q. 2022. Nanosecond laser shock detonation of nanodiamonds: from laser-matter interaction to graphite-to-diamond phase transition. Int. J. Extrem. Manuf.4015401.

飞秒激光直写超疏水表面微通道的水下气体自输运及操控应用

Underwater gas self-transportation along femtosecond laser-written open superhydrophobic surface microchannels (<100 µm) for bubble/gas manipulation

Jiale Yong, Qing Yang, Jinglan Huo, Xun Hou and Feng Chen

本文介绍了水下气体在飞秒激光直写的微通道结构上的自输运现象。理论研究表明，Laplace压力差驱动了自发的气体输运和气泡单向通过现象。飞秒激光制备的超疏水/水下超亲气微沟槽、微穿孔结构上的气体自输运功能在操控水下气体方面有着广泛的应用。

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https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac466f

Yong J L, Yang Q, Huo J L, Hou X, Chen F. 2022. Underwater gas self-transportation along femtosecond laser-written open superhydrophobic surface microchannels (<100 μm) for bubble/gas manipulation. Int. J. Extrem. Manuf.4015002.

GHz-MHz脉冲串融合模式（BiBurst模式）提升硅飞秒激光微加工烧蚀效率

Enhanced ablation efficiency for silicon by femtosecond laser microprocessing with GHz bursts in MHz bursts(BiBurst)

Francesc Caballero-Lucas, Kotaro Obata and Koji Sugioka

本文研究了飞秒激光MHz-GHz“脉冲串融合模式”（BiBurst模式）下硅材料的微加工烧蚀效率。研究结果表明，在总能量相同的情况下，BiBurst模式（64 MHz-5 GHz）可显著提高烧蚀效率：在最佳条件下，BiBurst模式下烧蚀体积超过传统单脉冲模式烧蚀体积的4.5倍。

https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac466e

Lucas F C, Obata K, Sugioka K. 2022. Enhanced ablation efficiency for silicon by femtosecond laser microprocessing with GHz bursts in MHz bursts(BiBurst). Int. J. Extrem. Manuf.4015103.

单晶金刚石高质量微观形貌纳秒脉冲激光和酸洗加工

High-quality micro-shape fabrication of monocrystalline diamond by nanosecond pulsed laser and acid cleaning

Yasuhiro Okamoto, Tubasa Okubo, Atsuya Kajitani and Akira Okada

本文提出了一种单晶金刚石高质量微加工方法，通过纳秒脉冲激光辐照+酸洗工艺获得了低于0.1um的表面粗糙度，对比了激光高斯式圆光束和平顶帽式方光束对金刚石微沟槽加工质量的影响，通过两步扫描方法克服了常规衬垫微开槽并排重复的问题，得到了深度能够精确控制的低粗糙度宽底平面微沟槽。

https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac5a6a

Okamoto Y, Okubo T, Kajitani A, Okada A. 2022. High-quality micro-shape fabrication of monocrystalline diamond by nanosecond pulsed laser and acid cleaning. Int. J. Extrem. Manuf.4025301.

面向基于激光的金图案化方法的溴化金(III)电化学与光化学研究

Electro- and photochemical studies of gold (III) bromide towards a novel laser-based method of gold patterning

Cecily Rosenbaum, Matthew Murphy, Paul T Lawrence, Curtis Sirkoch, Stella Rose Schneeberg, Kyle Zigner, Sarah Morris, Ethan Richman, Chibuzo Anyanwu, Eric Will et al

本研究提出了一种通过组合光还原AuIIIBr4−到AuIBr2−，之后再通过电化学还原AuIBr2−从而获得金元素的新技术。除了证明该技术的可行性外，还收集了乙醇中光还原反应动力学的数据，并推导出了其速率定律。通过控制电位电解实验和石英晶体微天平的直接测量证实了AuIBr2-在电势窗口内的选择性沉积。最后，通过扫描电子显微镜验证了金元素的局部沉积。

https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac6cb0

Rosenbaum C, Murphy M, Lawrence P T, Sirkoch C, Schneeberg S R, Zigner K, Morris S, Richman E, Anyanwu C, Will E et al. 2022. Electro- and photochemical studies of gold (III) bromide towards a novel laser-based method of gold patterning. Int. J. Extrem. Manuf.4035001.

面向高质量微细加工的激光诱导微射流辅助烧蚀技术

Laser-induced microjet-assisted ablation for high-quality microfabrication

Yang Guo, Pei Qiu, Shaolin Xu and Gary J Cheng

本文提出了激光诱导微射流辅助烧蚀(LIMJAA)技术，以提高超快激光烧蚀性能，获得高质量微细结构。实验论证了LIMJAA技术能够及时定向排除烧蚀区域的空化气泡、悬浮碎屑，减少热效应，具有较高的材料去除率，能够在各种难加工材料表面制备出高质量微米级结构。

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https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac6632

Guo Y, Qiu P, Xu S L, Cheng G J. 2022. Laser-induced microjet-assisted ablation for high-quality microfabrication. Int. J. Extrem. Manuf.4035101.

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《极端制造》期刊（International Journal of Extreme Manufacturing, IJEM），致力于发表极端制造相关领域的高质量最新研究成果，文章形式主要为原创性和综述性文章。目前该刊共设四大栏目：材料与能场相互作用、工艺方法、极端功能材料/结构/器件、测量与系统。IJEM现已被SCI、EI、Scopus、CNKI等数据库收录。首个影响因子10.036！

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撰稿：作者 编辑：姚玥 审核：关利超