液体中的激光烧蚀
发布时间：2025-08-19 16:19:20 阅读数： 223
激光烧蚀材料是激光加工和激光钻孔应用中的常用技术。激光烧蚀是指从块体材料中去除少量材料，从而形成更小的碎片或在材料上形成孔洞的过程。大多数激光烧蚀工艺是在真空环境中对固体材料进行的，但如今出现了一种不同的方法，即将浸没在液体中的固体材料烧蚀成纳米材料分散体。这种方法被称为液体环境中的激光烧蚀 (LALE) 或液体脉冲激光烧蚀 (PLAL)。
任何烧蚀方法的基本过程都很简单?？樘宀牧衔占す饽芰浚糠植牧险舴?、升华或脱离块体材料。这取决于激光通量、材料、环境和其他因素。
该方法通常是可控的，因此只需将所需的能量输入到材料中。这对于旨在去除少量块体材料的更精确的方法至关重要。
LALE的历史
虽然真空烧蚀材料是最常用的烧蚀方法，但激光烧蚀（LALE）在某些情况下也是一种有效的技术。LALE 的基础是脉冲激光烧蚀技术。
脉冲激光烧蚀技术向材料发射极快且极短的激光脉冲，因此吸收区周围的材料在任何给定时间内仅吸收少量热量。这意味着每次只去除少量材料，使其成为一种非?？煽氐姆椒?。脉冲激光烧蚀方法随后被改进为脉冲激光沉积 (PLD) 方法，该方法利用真空和气体环境在真空沉积室中烧蚀材料。
LALE 方法
在 LALE 方法中，激光束同时与固体材料和溶剂相互作用，导致等离子体羽流在液体内形成并扩散。
等离子体可以在PLD方法的气态真空环境中形成，但液体会使等离子体仅局限于液体区域。该过程使温度达到4000至5000 K之间，烧蚀物质的密度可达到1022至1023 cm3之间，压力高达10 GPa。
烧蚀物质随后以两种方式之一发挥作用。第一种是气泡从等离子体中振荡出来，携带烧蚀物质（即纳米颗粒），当气泡破裂时，它们会分散到液体介质中。第二种是它们在等离子体和液体的界面上发生特定的化学反应，从而生成功能化的纳米材料。
LALE 的好处
所用的激光脉冲可控，这意味着可以从块体材料中分离出少量材料，然后这些较小的碎片可以进入液体介质并分散在其中。因此，它已成为一种有效的技术，可以以可控的方式将块体材料分解成胶体悬浮液和纳米颗粒分散体。除了分散颗粒外，该技术还可用于制备各种具有不同成分、形貌和相态的纳米结构材料。
其关键特点之一是分散介质和原材料位于同一位置，一旦原材料被分解成更小的块状，分散体即可使用。这与其他消融方法不同，在其他消融方法中，需要先去除固体，然后再进行分散、处理或净化。因此，无需净化阶段。
LALE 不会产生废弃物，是一种化学清洁的方法。对于某些纳米结构（以及功能化纳米结构）材料而言，它是一种一锅法合成反应。这对于某些纳米材料的合成来说是一项重大进展，因为目前正有一项运动致力于将纳米材料废弃物从生产过程中去除，因为这些废弃物可能对人类和环境造成危害。
与其他材料制备方法相比，LALE 成本相对较低，需要控制和考虑的参数较少，产量较高，并且可用于制备传统上具有不稳定中间相的材料。然而，目前其应用范围在可制备的材料方面受到限制。金属氧化物、金属胶体、半导体、量子点和亚硝酸盐是目前 LALE 方法最常制备的材料。
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