Sciencemag.cz
Doporučujeme
Centrum HiLASE Fyzikálního ústavu AV ČR dosáhlo světového rekordu v rychlosti produkce laserem indukovaných periodických nanostruktur na nerezové oceli. Rekordu v rychlosti nanostrukturování, 1909 cm2/min 2601 svazky na 40 × 40mm nerezové oceli, dosáhl tým Laserového mikroobrábění vedeného Petrem Hauschwitzem.
Unikátní spojení ultrakrátkého vysokoenergetického pulzu laserového systému HiLASE PERLA, který se vyznačuje výjimečnou kvalitou svazku, a nového difrakčního optického prvku (DOE) od izraelské společnosti HOLO/OR jsou hlavními technologiemi, které za tímto úspěchem stojí. Současný světový rekord v tvorbě nanostruktur držela Německá vědecká skupina z Hochschule Mittweida Laser Institute, University of Applied Sciences Mittweida. Její technologické řešení je však mnohem komplexnější a nákladnější, přičemž zaostává o více než 30 % v rychlosti zpracování nanostruktur ve srovnání se současným řešením Centra HiLASE, které nyní tento rekord překonalo. HiLASE řešení navíc umožňuje vytvářet laserem indukované periodické povrchové struktury, tzv. LIPSS, které jsou klíčové v oblasti tvorby antibakteriálních povrchů, povrchů snižujících tření nebo povrchů upravujících optické vlastnosti materiálů. Díky této unikátní a jednoduché metodě je možné upravovat povrch nerezové oceli struktury LIPSS rychlostí 1909 cm2/min za nižších vstupních nákladů. Nanostrukturování povrchů je tak o krok blíže k širšímu uplatnění v průmyslu.
„Vysoká pulzní energie a vysoká kvalita svazku našeho laserového systému, který produkoval ultrakrátké 1,2 ps (1,2 × 10–12 s) pulzy při 200 W průměrného výkonu a 100 kHz opakovací frekvence (100 000 výstřelů za sekundu) umožnila rozdělit svazek na 2601 sub-svazků,“ vysvětluje Petr Hauschwitz, vedoucí týmu Laserového mikroobrábění Centra HiLASE. Dále upřesňuje: „Ty byly uspořádány ve čtvercové matici 51 × 51 svazků o straně 1 mm, umožňující jejich rychlé rozmítání po vzorku s rychlostí až 9 m/s.“
Dalším důležitým úspěchem s budoucím průmyslovým využitím je vývoj unikátní metody pro online kontrolu kvality nanostruktur pomocí rychlé infračervené radiometrie. Je výsledkem aktivní spolupráce vědeckých týmů ze Západočeské univerzity v Plzni a Centra HiLASE. Vedoucí vědeckého týmu Laserové mikrozpracování Západočeské univerzity Jiří Martan dodává: „Analýza signálu z rychlého IR detektoru odhalila korelaci mezi tepelným signálem a počátkem tvorby nanostruktur. S pomocí těchto poznatků lze v reálném čase přesně řídit laserové parametry, a tím i kvalitu produkovaných nanostruktur.“
„Jsem velmi potěšen tímto významným úspěchem našeho týmu Laserového mikroobrábění. Tyto výsledky jsou v souladu s dlouhodobou strategií HiLASE, tj. vyvíjet nové generace laserů, které reflektují reálné požadavky hi-tech průmyslu. Kombinace pokročilých laserových systémů s novými přístupy, jako například zpracování více svazky, nám umožnila dosáhnout světového rekordu v rychlém nanostrukturování povrchů. Věřím, že naše nová metoda pro účinné nanostrukturování povede k významným aplikacím a inovacím v oblasti povrchového zpracování materiálů, zušlechťování povrchů, a tím tak pozitivně ovlivní průmysl jako celek,“ říká Tomáš Mocek, vedoucí Centra HiLASE.
