Za novým rekordem v multisvazkovém laserovém nanostrukturování, s ohledem na počet laserových svazků současně modifikujících povrch materiálu, stojí aktivní vědecká spolupráce Centra HiLASE Fyzikálního ústavu AV ČR s Izraelskou společností HOLO/OR.
Středem pozornosti v oblasti nanomateriálů jsou superhydrofobní povrchy a jejich možné průmyslové aplikace včetně povrchů proti námraze, korozi, samočisticích povrchů nebo povrchů snižujících odpor vzduchu. Příkladem je například eliminace námrazy na křídlech letadel nebo výroba účinnějších kloubních implantátů s antibakteriálním povrchem.
Ačkoliv je laserová modifikace povrchů pomocí definovaných nanostruktur známou metodou, v průmyslu není moc využívána. Hlavním důvodem je vysoká cena, která je daná rychlostí tohoto procesu. Efektivním řešením pro širší průmyslové využití laserů v této oblasti je multisvazkové obrábění, kterým lze zvýšit rychlost opracování povrchů až tisíckrát.
Vědci z Centra HiLASE a společnosti HOLO/OR vyvinuli metodu, jak efektivně nanostrukturovat velkou plochu pomocí pouhých několika laserových pulzů. „Principem je jedinečná kombinace vysokoenergetického ultrakrátkého pulzního laserového systému s optickou sestavou pro fokusaci a dělení vstupního svazku do uspořádané čtvercové matice 201×201 sub-svazků.“ vysvětluje Petr Hauschwitz, vedoucí týmu Laserové mikroobrábění Centra HiLASE. Dále upřesňuje, „Čtvercová oblast o ploše 1mm2 tak může být současně strukturována 40 401 svazky o průměru pouhých 4,9 µm s produktivitou přesahující 8 miliónu mikrospotů za sekundu. V rámci každého z těchto mikrospotů navíc vzniká periodická nanostruktura se specifickou funkcí, např. za účelem změny smáčivosti povrchu.“
Changes in a pattern homogeneity from the ideal shape (a) to the defocused pattern for 10 µm (b) and 20 µm (c) and compares the calculation with experiment (d-f)
Při experimentu byl použit speciální prototyp optiky navržený společností HOLO/OR – difrakční dělič svazku (Diffractive Laser Induced Texturing, DLITe), fokusační optické prvky a unikátní HiLASE laserový systém PERLA, který disponuje excelentní kvalitou svazku s vysokou energií v pulzu (až 20 mJ při 1030 nm ) a délkou 1,7 ps. „DLITe je zbrusu novou kategorií difrakčních děličů svazku zaměřených na difrakční laserové indukční texturování a byl naší společností vyvinut za účelem strukturování velkých ploch“ říká Natan Kaplan, Technický a výrobní ředitel společnosti HOLO/OR a dodává, „jsme hrdí, že naše zařízení a vědci napomohli k takto významnému rekordu“.
Díky provedenému experimentu a dosaženému rekordnímu výsledku je průmyslová adaptace laserového nanostrukturování ve větším měřítku možnou inovativní metodou pro rychlou a ekonomickou výrobu superhydrofobních povrchů. Detailní popis experimentu včetně výsledků naleznete v článku „Towards Rapid Fabrication of Superhydrophobic Surfaces by Multi-Beam Nanostructuring with 40,401 Beams“, který je k dispozici níže.
