當今的制造業(yè)發(fā)展迅猛，各種機械、電子產(chǎn)品的應(yīng)用規(guī)模均大為增長。但這些設(shè)備在裝配之前以及運行一段時間之后，都需要進行一些維護，其中就包括對部分材料或部件進行清洗。傳統(tǒng)的清洗工藝如機械摩擦清洗、化學腐蝕清洗、強力沖擊清洗、高頻超聲清洗等，非常耗時，無法實現(xiàn)自動化，而且通常對環(huán)境造成有害影響。同時，也沒有測量清潔效果的可靠方法。與之相比，激光清洗具有無污染、無消耗品、成本低、效率高、無接觸、無應(yīng)力、無損傷、可控性好、可選區(qū)精密清洗、可清洗難以到達的危險的區(qū)域等優(yōu)點，被認為是未來最可靠、有效的解決清洗問題的辦法。

作用機理
激光清洗是利用窄脈寬、高功率密度的激光作用于待清洗物表面，在快速光振動、汽化、分解和等離子體剝離等機理的共同作用下，使污物脫離基底，實現(xiàn)表面清洗。目前，典型的激光清洗方法主要有三種：激光燒蝕清洗、液膜輔助激光清洗和激光沖擊波式清洗方法。在以上三種方法中，激光燒蝕清洗方法的操作條件簡單，使用最廣泛，選擇合適的激光器類型、采用優(yōu)化的工藝參數(shù)可去除各種涂層、油漆、顆?；蛭畚?。其余兩種方法雖然也具有各自的優(yōu)點，但目前應(yīng)用仍處于研究階段，沒有大規(guī)模推廣。

▲激光清洗原理圖

激光清洗機一般主要由激光器、光束傳輸整形單元、自動控制操作系統(tǒng)、清洗質(zhì)量檢測保護單元、位移平臺等組成。

▲激光清洗機結(jié)構(gòu)圖

應(yīng)用領(lǐng)域
激光清洗技術(shù)研究起步于20世紀80年代中期，但直到20世紀90年代初期才真正步入工業(yè)生產(chǎn)中，在模具清洗、材料表面處理、大型裝備與精密機械等除漆除銹等方面得到良好的應(yīng)用。此外，歐洲國家普遍保留了大量的歷史物件和古老建筑，許多教堂、城堡、大學、博物館、雕塑等均有數(shù)百年甚至千年歷史，歐洲人十分注重這些“古董”的保護與修復，自1990年代中已經(jīng)開始把激光清洗技術(shù)用于考古修復去污。

國內(nèi)外現(xiàn)狀
國外激光清洗的去污范圍非常廣泛，從厚銹層到激光表面微細顆粒都可以去除，已有近30年的使用經(jīng)驗，在去污中涉及激光清洗實驗所使用的設(shè)備種類也比較多，所用激光器的波長范圍廣。但激光清洗技術(shù)的發(fā)展不平衡，有些已實現(xiàn)工業(yè)化，有的還處于實驗室階段。目前歐美國家的激光清洗市場表現(xiàn)穩(wěn)定，主要供應(yīng)商包括P－laser， CleanLaser， Adapt Laser Systems， General Lasertronics，IPG等。具體包括激光模具的清洗方面，已經(jīng)發(fā)展到1000 W激光手動清洗機；電子線路清洗采用248 nm、3 W、20 ns的激光，已實現(xiàn)工業(yè)化；采用248 nm、5 W的納秒紫外光清洗芯片，取得非超好的效果；在光掩膜領(lǐng)域，紫外激光已經(jīng)完全取代傳統(tǒng)化學清洗方法；在激光除銹、激光除污染物方面，已經(jīng)規(guī)?；瘧?yīng)用，而且實驗先于理論。另外在半導體領(lǐng)域、磁頭和絕緣體領(lǐng)域已經(jīng)開始實驗驗證。

我國激光清洗技術(shù)的研究和設(shè)備的開發(fā)起步晚，基本上是跟蹤國外的發(fā)展，雖然在較短時間內(nèi)取得了一些成果，但與國外相比還有較大差距。目前從事激光清洗的科研機構(gòu)包括中國工程物理研究院激光聚變中心、裝甲兵工程學院再制造中心、哈爾濱工業(yè)大學、華中科技大學、南開大學等。盡管近年學術(shù)界激光清洗的研究文章逐漸增多，清洗材料種類和應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴大，但各領(lǐng)域研究發(fā)展不平衡，很多問題尚未解決，例如在某些領(lǐng)域與噴砂清洗和化學清洗等傳統(tǒng)工藝相比，激光清洗的效率并無優(yōu)勢。

 
▲激光清洗在金屬表面除銹上的應(yīng)用

國內(nèi)從事激光清洗設(shè)備開發(fā)的企業(yè)較多，但由于應(yīng)用較新，還需要一段時間來等待市場的成長。大族激光智能裝備集團、華工激光、銘鐳激光等兼做清洗設(shè)備的，可依靠原有品牌積累贏得一些訂單，對初創(chuàng)企業(yè)而言就較為艱難。相關(guān)激光器廠家主要有創(chuàng)鑫激光、銳科激光、海富光子、珠西激光、飛博激光、中科四象、國科激光等，目前國內(nèi)實現(xiàn)高輸出功率為海富光子生產(chǎn)的800W激光器，而創(chuàng)鑫激光正進行1000W激光器的研發(fā)，已實現(xiàn)1000W功率輸出的僅有IPG一家。

市場前景
據(jù)市場調(diào)研報告顯示，2018年，全球激光清洗市場的價值將達到億美元，到2023年這一數(shù)值預計將達到億美元，2018年和2023年之間的復合年增長率（CAGR）為％。據(jù)了解，2018年以來各家激光清洗設(shè)備公司均取得了不錯的增長，保守估計上半年的銷售額比去年增長了60％以上。一方面是因為目前從事激光清洗設(shè)備的企業(yè)增加，各式機器層出不窮，推動價格下降；另一方面是一些潛在用戶在觀望了解后，在今年開始采購激光清洗設(shè)備。整體來看，市場處于上升階段，前景廣闊。

但需要正視的是，目前我國激光清洗市場還存在一些短板。例如用于清洗的國產(chǎn)激光器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化還落后國外；激光清洗工藝應(yīng)用點很多，但還沒有形成成熟的體系；還沒有具備指導性的檢測方法、儀器和行業(yè)標準。這需要國內(nèi)相關(guān)科研院所、生產(chǎn)企業(yè)、終端應(yīng)用單位等共同努力，一起解決我國激光清洗行業(yè)的難題。