激光烧蚀聚合物损伤阈值行为的理论研究

【摘要】： 激光辐照聚合物损伤的现象和机理比较复杂,这是由于这种材料没有确定的熔点和气化温度,且在烧蚀过程中,有机材料的化学反应起着重要的作用,其烧蚀产物多种多样,烧蚀机制十分复杂。本论文以聚酰亚胺为例,研究聚合物的激光烧蚀阈值特性,不仅能加深对激光聚合物烧蚀机理的理解,且能推广激光加工聚合物技术的应用。 本文利用一维热传导理论的Arrhenius模型进行数值计算,分析了烧蚀聚酰亚胺的典型实验。表明波长为308nm和351nm时并不存在一个清晰的烧蚀阈值,烧蚀率随着能量密度以指数形式增长。本文从能量转移跃迁的角度建立模型分析激光烧蚀聚合物的过程和作用机理。根据一维热传导理论和能量转移跃迁模型所建立的方程数值解出各因素对烧蚀的影响的具体关系并绘出曲线。本文通过数值分析得到烧蚀过程阈值附近的一定特征机制,这将为激光打标等加工应用中精确选定激光能量和功率密度提供依据。