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激光在机械加工中的应用

发布时间:2023-11-03 14:11:33 浏览量:1077 作者:Wilson

摘要

激光微细加工技术具有超快、超精密等特性,在医疗器材领域的应用中有着传统加工技术无可比拟的独特优势,尤其是对生物材料表面加工改性,提高材料生物相容性等方面有着不可替代的作用。近年来激光微加工技术在医疗器材制造加工领域,尤其是在血管支架和骨支架的结构与表面制造,生物材料表面改性与抗菌性处理等具有巨大潜力。

正文


激光在机械加工中的应用


摘要:激光微细加工技术具有超快、超精密等特性,在医疗器材领域的应用中有着传统加工技术无可比拟的独特优势,尤其是对生物材料表面加工改性,提高材料生物相容性等方面有着不可替代的作用。近年来激光微加工技术在医疗器材制造加工领域,尤其是在血管支架和骨支架的结构与表面制造,生物材料表面改性与抗菌性处理等具有巨大潜力。


一、激光加工的优势


近年来,制造业不断向着精密化,高精度化方向发展。激光加工因其精度高、速度快、损伤小、功率密度高等特点,在生物医疗领域得到深入研究,脉冲激光在医疗器材加工制造等方面有着重要应用前,尤其在生物材料表面进行微加工,以及提高植入物与相关医用材料的生物特性方面的应用。


激光微细加工是指利用激光在材料表面精密切割、打孔、焊接、表面微加工等工艺,从而获得微纳米级结构。1960年,世jie首台激光器——红宝石激光器问世,从此引发了各国学者对于激光技术的研究。1976年第1次实现了飞秒级的脉冲激光输出,在技术层面实现了激光纳米加工的可能。2003年,德国学者在不适用特殊气体环境及后续工艺步骤的前提下采用飞秒技术对不锈钢薄片进行了深孔加工,加工所得深孔边缘清洗,表面干净。近年来,激光微细加工技术被越来越多的应用于生物医疗领域的微纳制造。


图1.医用心脏支架图片


医疗器材是指包括计算机软件在内的,人体直接或间接使用的仪器、设备及诊断试剂以及其它类似物。传统的医疗器械成形加工方法,如线切割、电火花放电会在加工过程中产生较大的表面氧化与热影响区,而电化学沉积需要在强酸或强碱的环境下进行而存在一定的环境污染与设备腐蚀,以上方法不太适用与生物材料医疗器材的制造。相比而言,激光加工技术因具有加工精度高、热影响区小、污染少等优点,在医疗器材领域具有广泛的应用。


图2.飞秒激光在医疗器械加工中的具体应用


二、激光加工在医疗领域的具体应用


(1)激光微细加工合金材料。合金材料是制备血管支架常用的材料,利用激光对金属材料进行熔化/汽化切割是制备血管支架的常用方式。利用激光对血管支架进行切割加工时,不仅可以得到高质量切割平面,同时可以保证切割面热区、切缝等。(2)飞秒加工高分子材料。金属血管支架在植入人体后,会永久留在血管中,可能会在患者体内引起炎症、血栓,且患者需要长期服用药物等问题。可降解高分子材料加工的血管支架,在完成支架本身的医疗功能的同时,会在体内自我分解,在修复血管阻塞后完全消失。高分子聚合物材料如:聚左旋乳酸、聚乳酸。这些材料熔点低,热效应敏感,加工难度大。利用飞秒激光结合多重消融的方式,则可以很好的解决这些问题。


结语:医疗器械结构制造及生物材料表面改性是医疗领域的重点研究方向。激光微细加工技术是集高精度、绿色环保等特点于一身的现代先jin加工工艺,具有良好的灵活性与可控性。


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