脉冲激光技术及其在高分子材料加工中的应用

路隆祥

摘要：随着我国相关科研人员在激光领域的研究深入，脉冲激光等激光技术领域前沿性技术难题被攻破，超高强度、超短波长的脉冲激光技术的出现使我国高分子材料的发展取得了革命性的进展，在过去高分子材料加工是高分子材料生产和应用过程中的一大难题，而如今通过使用脉冲激光技术大大提升和優化了高分子材料的加工效率和水平。本文主要分析了脉冲激光技术及其折射率改性，并阐述了脉冲激光技术在高分子材料加工过程中的具体应用情况。

关键词：脉冲激光;高分子材料;应用研究

随着脉冲激光技术的成熟，如今脉冲激光技术在高分子材料精密加工领域取得了广泛的应用，通过脉冲激光技术的使用，能够实现对精密加工仪器的精密操作，同时脉冲激光技术在结构较为复杂的机械产品中也具有重要应用，这主要基于脉冲激光技术能够在高分子材料表面形成多孔结构，同时还能够在高分子材料的表明形成周期结构，并与块状材料相互作用，对块状材料的内部进行加工。

一、脉冲激光及其折射率改性

脉冲激光主要是指在相同的时间间隔内发出脉冲光的一类技术，脉冲激光所发出的脉冲光其时间通常较为短暂，在部分脉冲激光其发出的脉冲光已经达到了“皮秒”这一级别，且通常情况下，脉冲光一次所释放的能量较小，因此能够适应精密机械的操作要求，对高分子材料以及其他精密的机械进行加工。由于在使用脉冲激光的过程中需要脉冲激光能够进行持续性操作，因此在使用脉冲激光的过程中，需要应用激光泵浦源，并通过激光泵浦源为脉冲激光的持续应用提供能量。在高分子加工领域使用脉冲激光的过程中需要注意高分子材料的折射率，在高分子领域，一般高分子材料的密度越大则其折射率越高，反之则反，基于此，在使用脉冲激光加工的过程中需要注意不同高分子材料在加工过程中需要使用合适的强度和激光量，使得脉冲激光能够对高分子材料分子键的打破，从而实现对高分子材料的加工。

二、脉冲激光技术在高分子材料加工中的具体应用

（一）激光烧烛产生表面多孔结构

利用激光烧烛产生表面多孔结构的原理主要应用于医学材料加工领域，通过激光作用使得高分子材料在热化作用下，在高分子材料的表面形成自由体积孔洞，进而使高分子材料的表面形成多孔结构，而多孔结构有利于高分子材料与生物组织组织能够更好地粘连在一起，因此近年来，激光烧烛技术在医学领域的应用备受关注，并未医学生物材料的发展提供了重要发展思路。

（二）激光烧烛产生表面周期结构

激光烧烛之所以会产生表面周期结构这主要是由于波长效应导致的，经过相关人员研究发现大部分高分子材料在接触到长波波长时，并不会吸收长波波长，因此长波波长并不会改变高分子材料的表明，但是高分子材料在接触到短波波长时会吸收波长能量，进而使高分子材料的表面发生变化，而在脉冲激光应用过程中，波长能量会发生变化，因此在使用脉冲激光对高分子材料的表面进行烧烛的过程中，高分子材料的表面也会随着脉冲激光的能量变化而出现周期性的结构变化。除此之外，研究者人员发现研究者发现非晶态壳聚糖表面非常容易形成LIPSS，经研究发现LIPSS并不是由于高分子材料出现化学变化产生的，而是由于在激光的作用下，非晶态壳聚糖表面产生一系列物理变化产生了LIPSS，其主要的产生原理过程如下，首先在激光的作用下，非晶态壳聚糖表面出现调制作用，而后在在高强度的物理激光下，非晶态壳聚糖表面的物理结构发生了改变，在这两个原理的作用下，激光会导致高分子材料在吸收能量后出现断键现象，并出现分子运动，同时在脉冲激光的作用下，激光在发射期间，高分子材料吸收能量，使高分子材料热度上升，而在激光间歇时，高分子材料则无法吸收能量，出现冷却现象，而LIPSS则是在高分子材料热化与冷却交替过程中产生的。

（三）块体材料加工对脉冲激光技术的应用

尽管高分子材料能够对不同波长的光线进行吸收，但是在高分子材料应用过程中，研究人员发现大部分透明的高分子材料对于波长较长的光波吸收较弱，透明高分子材料一般吸收的波长大多集中在193mm以下，而在使用脉冲激光对透明高分子材料进行加工过程中，如果脉冲激光所发射的能量大于高分子材料分子键的能量时，分子键会出现断裂，而在断裂的过程中，高分子材料会被分解成单体，产生烧烛现象，但不会出现液相。例如：相关研究人员利用脉冲激光技术的这一特征原理，将脉冲激光技术应用于的块体高分子材料中，通过使用脉冲激光加工PCL 片材能够取得较好的加工效果，除此之外，如果光线波段在紫外波段范围内，且光波的能量高于高分子材料的分子键，那么改光波也会使高分子材料产生光化学反应。

三、总结

利用脉冲激光技术加工高分子材料的作用原理较为复杂，不同的高分子材料以及高分子材料的不同用途都会改变脉冲激光技术的应用方式，不仅如此，脉冲激光技术在高分子材料加工过程中的应用也具有一定的争议，但脉冲激光技术在高分子材料加工过程中的作用在目前而言是无可取代的，因此我国在今后的高分子材料加工技术发展过程中，需要加强对脉冲激光技术的研究，提升脉冲激光技术水平，并进一步拓展脉冲激光技术在高分子材料加工中的应用。

参考文献：

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