Laserowa mikroobróbka materiałów

• Autorzy: Sarzyński A. , Radziejewska J. , Marczak J. , Strzelec M. , Ostrowski R. , Rycyk A. , Czyż K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2016.11.9

Warianty tytułu

EN

Laser micromachining of materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obok wielu różnych zastosowań, promieniowanie laserowe jest stosowane również szeroko w przemyśle do powierzchniowej obróbki różnych materiałów z wykorzystaniem procesów ablacji laserowej. Tematyka ta jest bardzo szeroka. Zespół autorów prowadzi od wielu lat badania nad zastosowaniem powierzchniowej obróbki laserowej w tak różnych obszarach jak konserwacja zabytków (czyszczenie laserowe) czy bioinżynieria (kształtowanie powierzchni implantów). W niniejszym artykule przedstawiono pewien wycinek prac zespołu, związany z opracowaniem laserowej metody badań adhezji cienkich warstw i laserową obróbką materiałów do zastosowań w mikro-przepływach i separacji komórek krwi. W pierwszym przypadku, padające na powierzchnię intensywne promieniowanie laserowe wytwarza silną falę uderzeniową w badanych materiale, pozwalającą określić progowe wartości uszkodzenia warstw technologicznych. Badania uzupełnione są przez modelowanie teoretyczne towarzyszących zjawisk fizycznych. W drugim przypadku uwagę zwraca możliwość separacji krążących komórek nowotworowych na laserowo wykonanych mikrositach, zawierających setki tysięcy otworów o średnicach na poziomie 10 μm na obszarach o obwodzie kilkunastu mm. Wymiary mikrosit pozwalają na ich umieszczenie w układach mikro-przepływowych.

EN

Apart from many different applications, laser radiation is also widely applied in industry for surface treatment of various materials using the laser ablation processes. This subject is very wide. The team of authors is conducting for years research on the application of surface laser micromachining in such diverse areas like conservation of art works (laser cleaning) or bioengineering (shaping of implant’s surface). This paper presents a certain segment of our works, connected with the development of laser method of investigations of thin layers adhesion as well as laser machining of materials for microfluidics and separation of blood cells. The first case represents a laser generation of strong stress wave in the investigated materials, which allows the threshold values of technological layer’s damage. These analyses are supported by numerical modeling of accompanying physical phenomena. The second case directs our attention on the possibility of separation of circulating tumour cells using laser amnyfactured micro-sieves, containing hundreds of thousands of holes with diameters around 10 μm on the areas with dimensions of only dozens square milimeters. These dimensions allow placement of micro-sieves in typical micro-fluidic devices.

Słowa kluczowe

PL

mikroobróbka laserowa; fale uderzeniowe; grawerowanie szkła; cięcie szafiru; wytwarzanie mikrosit

EN

laser micromachining; shock waves; glass engraving; sapphire cutting; micro-sieves manufacturing

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 57, nr 11
• Strony: 42--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Sarzyński A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Optoelektroniki, Warszawa

autor

Radziejewska J.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Warszawa

autor

Marczak J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Optoelektroniki, Warszawa

autor

Strzelec M.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Optoelektroniki, Warszawa

autor

Ostrowski R.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Optoelektroniki, Warszawa

autor

Rycyk A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Optoelektroniki, Warszawa

autor

Czyż K.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Optoelektroniki, Warszawa

Bibliografia

• [1] Bauer, Francois. 1995. “Properties of ferroelectric polymers under high pressure and shock loading”. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 105 (1–4): 212–216.
• [2] Sarzyński, Antoni, Marczak, Jan, Strzelec, Marek. 2011. „Pomiar ciśnienia fal uderzeniowych w eksperymentach laserowego umacniania udarowego”. Inżynieria Materiałowa 2011 (3): 228–232.
• [3] Moćko, Wojciech, Radziejewska, Joanna, Sarzyński, Antoni, Strzelec, Marek. Marczak, Jan. 2016. “Analysis of the plastic deformation of AISI 304 steel induced by the nanosecond laser pulse,” Optics & Laser Technology, przyjęte do druku.
• [4] Montross, Charles, Wei, Tao, Ye, Lin, Clark, Graham, Mai, Yiu-Wing. 2002. “Laser shock processing and its effect on microstructure and properties of metal alloys: a review”. International Journal of Fatique 24 (10): 1021–1036.
• [5] Ocana, Jose Louis, Morales, Mariceli, Molpeceres, C., Porro, Juan Antonio. 2004. “Laser shock processing as a method for the improvement of metallic materials surface properties: A discussion on the influence of combined mechanical and thermal effects”. Applied Surface Science 238: 242–248.
• [6] Ding, K., Ye, L. 2006. “Laser shock peening, Performance and process simulation”. CRC Press, Cambridge.
• [7] Sarzyński, Antoni, Jach, Karol, Marczak, Jan, Napadłek, Wojciech. 2005. “Aluminum surface processing by pulsed Q-switched Nd:YAG laser”, International Congress on Optics and Optoelectronics, 28 August - 2 September 2005, pp.165, Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland.
• [8] Barker, Lynn M., Hollenbach, R.E. 1970. “Shock-Wave Studies of PMMA, Fused Silica, and Sapphire”. Journal of Applied Physics 41(10): 4208–4226.
• [9] Dolan, D. H., “Foundations of VISAR analysis”. 2006. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1. 1.134.5538&rep=rep1&type=pdf.
• [10] Ben Azouz, Aymen. 2013. “Microfluidic Device Prototyping via Laser Processing of Glass and Polymer Materials”, PhD Thesis, School of Mechanical and Manufacturing Engineering Dublin City University. http://doras.dcu.ie/19697/1/Aymen_ BenAzouz_PhD_Thesis_2013.pdf.
• [11] Malek, Chantal G. Khan. 2006. “Laser processing for bio-microfluidics applications (part I)”. Analytical and Bioanalytical Chemistry 385 (8): 1351–1361.
• [12] Malek, Chantal G. Khan. 2006. “Laser processing for bio-microfluidics applications (part II)”. Analytical and Bioanalytical Chemistry 385 (8): 1362–1369.
• [13] Nieto, Daniel, Delgado, Tamara, Flores-Arias, Maria Teresa. 2014. “Fabrication of microchannels on soda-lime glass substrates with an Nd:YVO4 laser”, Optics and Lasers in Engineering 63 (1): 11–18.
• [14] Wang, Z.K., Zheng, H.Y., Seow, W.L., Wang, X.C. 2015. “Investigation on material removal efficiency in debris-free laser ablation of brittle substrates”, Journal of Materials Processing Technology 219: 133–142.
• [15] Cheng, Ya, Sugioka, Koji, Midorikawa, Katsumi. 2005. “Microfabrication of 3D hollow structures embedded in glass by femtosecond laser for Lab-on-a-chip applications”, Applied Surface Science 248 (1– 4): 172–17.

Uwagi

PL

2. Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).