氮化硅陶瓷因高硬度、耐磨性强，被誉为航空航天与电子工业的“超级材料”，但其脆性大、加工效率低、表面易损伤的痛点长期困扰制造业。如今，上海理工大学联合华日激光，通过激光诱导微沟槽辅助磨削技术，实现磨削效率提升300%、表面粗糙度改善16%的突破性进展！其核心装备正是华日明星产品——Poplar纳秒激光器。
一、技术突破：激光辅助磨削如何改写加工规则？
研究团队采用 华日Poplar 355nm纳秒激光器，在氮化硅陶瓷表面精准加工环形、棋盘、圆弧三种微沟槽图案（槽宽74.7μm，深157.1μm），并对比磨削效果：
- 磨削力锐减：环形沟槽工件在40μm深度下的磨削力，仅相当于传统10μm深度的磨削力，法向力最大降幅达28.2%！
- 表面质量飞跃：激光辅助后表面粗糙度（Ra）平均降低16.09%，环形图案工件Ra低至0.876μm（传统加工为1.044μm），电镜显示表面无裂纹缺陷。
- 效率提升300%：相同磨削力下，加工深度从10μm提升至40μm，单次材料去除量翻4倍！
> 关键结论：环形微沟槽凭借最大烧蚀面积（37.76mm²）和最优力传递方向，成为降低比磨削能（最低4.78×10⁴ J/mm³）、提升表面精度的最佳方案。
二、华日Poplar激光器：精密微加工的“核心引擎”
| 波长 | 355nm紫外 | 高吸收率，适合陶瓷非金属精密加工 |
| 单脉冲能量 | >125μJ@40kHz | 确保沟槽深度一致性 |
| 脉冲宽度 | 16±2 ns | 热影响区极小，避免基材损伤 |
| 功率稳定性 | ≤3% RMS | 保障微沟槽形貌均匀 |
| 重复频率 | 20-200kHz可调 | 适配不同扫描速度需求 |
设备硬实力：
- 精准控温：22℃恒温系统确保长时间加工稳定性；
- 三维灵活调控：Z轴自动对焦，XY平台精密定位，实现复杂图案设计；
- 工业级可靠性：>5W@50kHz输出，满足连续生产需求。
三、应用前景：从实验室到工业产线
该技术已成功验证于氮化硅陶瓷，未来可拓展至：
✅ 航空航天：涡轮叶片陶瓷热障涂层高效加工
✅ 半导体：碳化硅基板、陶瓷封装件精密刻蚀
✅ 医疗器械：人工关节陶瓷部件无损伤磨削