【中國科學報】超快激光微納制造時空整形“分秒必爭”
發布日期：2019-02-25 供稿：中國科學報 編輯：吳楠 審核：王征 閱讀次數：
原文標題：超快激光微納制造時空整形“分秒必爭”
原文鏈接：http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/2/343713.shtm
近年來，納米制造成為我國戰略需求的重要支撐，例如國家某重大工程中的靶丸加工，就需要在其表面實現納米級定位的微孔陣列制造。飛秒激光具有超快、超強的特性，在微孔加工中占據獨特優勢，尤其在高品質、大深徑比、高一致性微孔加工中具有不可替代性。
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，如何精準調控局部瞬時電子動態成為了科學界的關注重點。
在自然科學基金委重大研究計劃“納米制造的基礎研究”支持下，北京理工大學機械與車輛學院姜瀾教授研究團隊提出了超快激光時空整形微納制造新方法。通過設計超快激光能量時域及空域分布，研究人員調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量、精度、效率、深徑比和一致性，并得到廣泛應用。
據介紹，通過時空整形，可優化和調節離化電子密度分布，使得微孔加工深徑比極限增加100倍，效率提高56倍。在實驗中，單束光加工速度達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。
同時，為了研究超快激光微孔加工的完整過程，研究團隊提出并搭建了多時間尺度電子動態實時觀測系統，實現了對制造中以電子為能量載體主線的質能傳輸過程的觀測。
該制造新方法獲國際廣泛關注，例如，美國科學促進會及其會刊——《科學》的新聞平臺以《飛秒激光實現電子動態調控》為題對新方法進行了專題報道，稱其“對高端制造、材料處理、化學反應控制可能帶來革命性的貢獻”，并獲10余家國際主流科技媒體全文轉載。
專家認為，該成果可為我國航空、能源、IC、國防等領域提供重要的制造技術支撐，開啟了電子層面調控的新機理和新方法的廣闊應用空間。
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