课题组负责人孙允陆,复旦大学信息科学与工程学院青年研究员,聚焦激光微纳加工等激光应用技术,以第一或通讯作者发表Nature Communications(2篇),Light: Science & Applications (封面),Advanced Materials (卷首),Angewandte Chemie International Edition (内封/highlighted/热点文章),Advanced Science (背封),Materials Horizons (内封)等顶尖SCI论文。
课题组研究方向兼顾前沿性和应用性,包括①激光微纳加工新机制、新方法、新设备;②半导体和集成电路制造中的激光微纳加工;③激光医学和仿生光(子)学中的激光微纳加工;④微纳光子/电子器件辅助的图像化传感检测。
项目名称:面向工业4.0时代的超快激光微纳加工技术
项目背景:工业4.0时代的到来对材料性能的要求日益提升,特别是那些应用于极端环境下的难加工金属,如金属玻璃、高熵合金、高温合金等,它们因具有高强度、高硬度、耐腐蚀性等优异特性而被广泛青睐。然而,这些材料的复杂性也给加工制造带来了前所未有的挑战。传统的机械加工方法,如切削、磨削等,在面对这些难加工金属及其复杂面型构件时,往往效率低下,难以保证加工精度和表面质量,无法满足现代工业对高精度、多功能化表面的迫切需求。
在此背景下,激光,特别是超快激光,以其独特的时间、空间、能量特性,可引发多样化的激光与物质作用,进而实现多功能、多自由度和跨尺度的加工制造能力,为难加工金属的功能化精密加工提供全新解决方案。
项目内容:本团队围绕金属玻璃、高熵合金、高温合金等难加工金属的超快激光微纳加工新机理,自主研发了功能化金属表面激光印刷独特新工艺和新技术,并具有技术研发能力,迭代研制不同应用场景的专用加工装备。尤其是,本团队技术特别针对特种金属材料与构件,其往往因独特物理和化学性质,而难以适用机械加工等传统方法处理。超快激光新型加工技术,为解决这些材料的加工难题,带来有效的新解决方案。本项目核心技术已申请专利保护。
本项目技术应用领域广泛,涵盖了航空、航天、海洋装备等所需的散热、霜雾、浸润性、流体阻力调控,提高飞行器、航行器的性能和安全性;微电子封装中的高效散热,有助于解决电子器件过热导致的性能下降问题;外用医疗器械,如,医用手术刀等表面的微生物抑制,能够有效降低交叉感染的风险;医疗植入器械表面功能化,包括造影针载药和生物相容性增强;轴承、车床刀具等表面自润滑,提高其耐磨性和使用寿命;以及针对海洋环境的抗生物附着和腐蚀技术,为海洋工程的长期稳定运行提供了有力保障等。
项目总结:综上所述,本项目微纳金属表面激光印刷技术具有可控的加工精度、多样化的加工能力和定制化的加工方案等优势,在微电子封装、医疗器械、航空航天、海洋工程等领域均具有应用场景。本项目有合作转化需求,希望与企业方或投资机构合作,开展产业化探索。