聚合物因?yàn)槠渲亓枯p、耐腐蝕和絕緣性，越來越廣泛應(yīng)用于醫(yī)療和消費(fèi)電子等領(lǐng)域，對(duì)其進(jìn)行高精密加工，如鉆孔、切割、薄膜去除、紋理化的需求日益增長。然而，由于聚合物對(duì)熱量高度敏感，傳統(tǒng)加工方式會(huì)導(dǎo)致明顯的熔融、變形、碳化等問題。飛秒激光憑借其超短脈沖和“冷加工”特性，為聚合物制造實(shí)現(xiàn)了前所未有的加工精度與質(zhì)量。
PART 01 什么是聚合物？ 如何區(qū)分“聚合物”“高分子材料”與“塑料”？聚合物是由許多重復(fù)的單體形成的長鏈狀大分子化合物，這是其化學(xué)本質(zhì)；而高分子材料則是以聚合物為主體，根據(jù)應(yīng)用需求添加各類助劑后形成的實(shí)用材料，如常見的塑料、橡膠、合成纖維等。絕大多數(shù)高分子材料均屬于聚合物。 在精密機(jī)械、電子、醫(yī)療和光學(xué)等應(yīng)用中，聚合物產(chǎn)品制造必須滿足微米級(jí)精度和優(yōu)異的表面質(zhì)量。尤其是醫(yī)療領(lǐng)域的微型聚合物器件，比如微流控芯片、藥物輸送裝置，要求更為嚴(yán)苛。 PART 02 提高聚合物加工質(zhì)量 對(duì)溫度敏感是聚合物制造的最關(guān)鍵的挑戰(zhàn)之一。因?yàn)榫酆衔锏娜埸c(diǎn)相對(duì)較低，在加工過程容易因熱量而軟化變形，影響其彈性和機(jī)械性能。 熱膨脹是另一個(gè)障礙，聚合物的膨脹系數(shù)是金屬的十倍，冷卻時(shí)的收縮和翹曲會(huì)導(dǎo)致較大的精度誤差，在一些MEMS 器件組裝中，容易出現(xiàn)尺寸不兼容。 由于上述的挑戰(zhàn)，激光常用于聚合物加工，通過非接觸光斑實(shí)現(xiàn)高精度切割，從而制造微米級(jí)復(fù)雜幾何形狀。激光與材料的相互作用主要由激光功率、脈沖持續(xù)時(shí)間、波長及材料吸收特性決定。
使用不同脈沖持續(xù)時(shí)間在PTFE中加工通道的橫截面 納秒、皮秒激光脈沖持續(xù)時(shí)間較長，使熱量擴(kuò)散至周圍材料。對(duì)于金屬而言，其自由電子可實(shí)現(xiàn)熱量的快速傳導(dǎo)與散發(fā)，損傷較小；但聚合物缺乏自由電子，極易發(fā)生降解、熔化或變色。
PEEK管鉆孔，皮秒激光產(chǎn)生大量熔融區(qū) 飛秒激光的脈沖持續(xù)時(shí)間為萬億分之一秒（1fs=10⁻¹⁵s），能量傳遞速度極快，材料在熱量傳入內(nèi)部之前已完成汽化或電離，熱影響趨零，所以也稱“冷加工”。加工后產(chǎn)品的特征精度高、邊緣整齊、污染極少。 納秒激光與飛秒激光加工聚碳酸酯盲孔效果對(duì)比
（A）納秒激光加工：聚碳酸酯盲孔邊緣出現(xiàn)明顯過度熔化，熱損傷痕跡顯著； （B）飛秒激光加工：聚碳酸酯盲孔邊緣幾乎無熔化現(xiàn)象，加工面平整，熱影響區(qū)可忽略。 PART 02 賦能尖端應(yīng)用：?jiǎn)紊萍季酆衔镂⒓庸ぐ咐?/strong> 我們?yōu)楦黝惥酆衔铮êこ趟芰希┨峁┪⒚准?jí)、高質(zhì)量的飛秒激光微鉆孔、刻蝕、切割服務(wù)，并提供定制化量產(chǎn)設(shè)備。 醫(yī)療器械制造解決方案 在醫(yī)療器械領(lǐng)域，加工精度與材料生物相容性至關(guān)重要。飛秒激光的無熱損傷特性，可確保聚合物材料的化學(xué)穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)完整性。 單色科技飛秒激光設(shè)備可在聚酰亞胺（PI）、PEEK等不同材質(zhì)的薄壁管材上進(jìn)行高精度鉆孔，加工后孔壁干凈無熔融，且無對(duì)壁結(jié)構(gòu)損傷，有效保障導(dǎo)管功能的可靠性。
圖片PI醫(yī)療導(dǎo)管飛秒激光鉆孔效果：熱影響區(qū)極小（肉眼不可見），無對(duì)壁結(jié)構(gòu)損傷，孔壁光滑無熔融殘留，符合醫(yī)療導(dǎo)管要求。
PDMS細(xì)胞過濾膜群孔飛秒激光鉆孔效果：孔徑尺寸8.3μm±1μm，孔位分布均勻，應(yīng)用于細(xì)胞過濾。 消費(fèi)電子的微型化與柔性化 飛秒激光正推動(dòng)消費(fèi)電子產(chǎn)品向更小、更薄、更具柔性的方向發(fā)展。單色科技飛秒激光設(shè)備可對(duì)相關(guān)聚合物材料進(jìn)行切割，實(shí)現(xiàn)極小割縫寬度與卓越邊緣質(zhì)量。
玻璃布基板印制電路板（PCB）飛秒激光切割效果：支持內(nèi)圓角定制，滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求，切割面高光潔度，無需后續(xù)處理。
膨體聚四氟乙烯（ePTFE）飛秒激光切割效果：縫寬0.046mm±1μm，切割邊緣無翹起，適配柔性消費(fèi)電子部件加工需求。
導(dǎo)電布（纖維+金屬鍍層）飛秒激光外形切割效果：切割邊緣無毛刺、無碳化，導(dǎo)電層無損傷，保障導(dǎo)電性能穩(wěn)定。 功能性微結(jié)構(gòu)模具制造 飛秒激光還可對(duì)材料表面進(jìn)行微納尺度紋理加工，賦予材料全新功能，在生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，應(yīng)用在注塑模具上，能實(shí)現(xiàn)高精度、高重復(fù)性的聚合物零件批量生產(chǎn)。
PDMS微針陣列飛秒激光加工：可直接刻蝕復(fù)雜三維微結(jié)構(gòu)，錐度可控，尺寸精度±1μm，陣列高度一致性＞99%，應(yīng)用于血糖微針貼等場(chǎng)景。
聚酰亞胺飛秒激光刻蝕凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)效果：凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)高度26μm±2μm，表面粗糙度Ra≤0.2μm，滿足柔性電子、微型傳感器中微紋理制造需求。 PART 03 結(jié)語 飛秒激光技術(shù)憑借“冷加工”優(yōu)勢(shì)，為聚合物加工的精度、質(zhì)量與效率提升至全新高度。 轉(zhuǎn)自：?jiǎn)紊萍?/span> 注：文章版權(quán)歸原作者所有，本文內(nèi)容、圖片、視頻來自網(wǎng)絡(luò)，僅供交流學(xué)習(xí)之用，如涉及版權(quán)等問題，請(qǐng)您告知，我們將及時(shí)處理。
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