我國工業(yè)生產(chǎn)正不斷朝著更加精細(xì)化的方向發(fā)展，上游生產(chǎn)裝備的精密加工能力直接影響著工業(yè)制品的精細(xì)化效果。激光加工是當(dāng)下工業(yè)生產(chǎn)制造的重要手段之一，能滿足大多數(shù)金屬產(chǎn)品的加工制造需求，但一些材料多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高精度、微結(jié)構(gòu)零部件產(chǎn)品，需要超快激光等更精密的設(shè)備來生產(chǎn)。
36氪關(guān)注的單色科技就是一家超精密激光裝備公司，成立于2020年3月，創(chuàng)始團(tuán)隊在激光加工裝備制造業(yè)有著十余年的研發(fā)經(jīng)驗，單色科技的產(chǎn)品適用于航空航天、醫(yī)療、半導(dǎo)體、消費電子行業(yè)中對零部件生產(chǎn)精細(xì)化程度要求更高的產(chǎn)品，且已經(jīng)獲得多家頭部客戶的認(rèn)可。
2022年12月，單色科技中標(biāo)了中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所2022年度國家重點實驗室專項采購計劃，為其提供大面積三維自由曲面激光雕刻機(jī)，該設(shè)備具有大幅面、自由曲面和加工精密度高的特點，這次中標(biāo)意味著公司的超精密加工技術(shù)得到頭部科研機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。
據(jù)單色科技創(chuàng)始人兼CEO喬磊介紹：“單色科技的精密加工能力在國內(nèi)屬于頂尖級別，目前工業(yè)上用于精密加工的激光光源的波長最短可做到343nm,光源波長的限制在一定程度上決定著加工精度分辨率的上限，而單色科技通過先進(jìn)的光場調(diào)控技術(shù)、高精度的平臺系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)及軟件控制系統(tǒng)，基于343nm的光源，制造出最小加工分辨率達(dá)到200nm的設(shè)備，為中科院光電所國家級項目的推進(jìn)提供了有力的技術(shù)保障，通過該設(shè)備解決了困擾國內(nèi)外大幅面微納光學(xué)加工精度低、加工效率慢等問題。”
納米級微孔加工
超快激光通常指脈寬小于10皮秒的激光，其具有峰值功率超高、與材料作用時間超短的特點。超高角度上，光斑中心區(qū)域的峰值功率密度可達(dá)到1020～1022 W/cm2量級，可以輕松激發(fā)比原子核—核外電子之間的庫倫力還要高數(shù)倍的超強(qiáng)局域強(qiáng)電磁場，并直接作用于原子之間的化學(xué)鍵，使電子瞬間電離，并激發(fā)庫倫爆效應(yīng)實現(xiàn)材料去除；超短方面，以飛秒激光為例，光在1秒可繞地球七圈半，而1飛秒時間，光僅可以通過頭發(fā)絲直徑的二百分之一。此外，由于超快激光的脈沖持續(xù)時間遠(yuǎn)小于熱弛豫時間，因此，在加工過程中沒有熱量產(chǎn)生與熱量積累，俗稱“冷”加工，從而直接避免常規(guī)長脈沖激光加工過程中，材料由于熱量累積導(dǎo)致的過熱開裂、氧化、融化等現(xiàn)象。超快激光對材料的無選擇性、無材料損傷以及微米級甚至納米級加工精度等諸多優(yōu)異的特性，逐漸成為各領(lǐng)域極端制造的最佳選擇。
激光作用示意圖
航空航天、醫(yī)療、半導(dǎo)體微電子、消費電子等領(lǐng)域，都有一些需要借助極端智造加工手段才能生產(chǎn)的零部件。比如，在航空領(lǐng)域，傳統(tǒng)加工工藝存在重鑄層、 微裂紋等表面完整性缺陷和加工精度低等問題，無法滿足生產(chǎn)出來的某些核心器件在極端惡劣條件下長周期的工作；醫(yī)療領(lǐng)域，如果激光的加工精細(xì)度不足，會導(dǎo)致植入式醫(yī)療器件表面質(zhì)量差，出現(xiàn)金屬尖角和毛刺等問題，對患者帶來二次傷害等不良后果，且一些醫(yī)療介入式治療材料逐漸從鉭、鎳、鈦合金等金屬材料向高分子生物材料轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)加工裝備也無法對其新材料進(jìn)行精密加工；航天領(lǐng)域，由于對氣體、流體等燃料的控制精細(xì)度要求極高，而傳統(tǒng)工藝在加工微納米級別復(fù)雜圖形微結(jié)構(gòu)時，存在分別率低、精度差的缺點；電子領(lǐng)域，激光加工過程中產(chǎn)生的碳化現(xiàn)象，也會讓產(chǎn)品出現(xiàn)微短現(xiàn)象或功能喪失等嚴(yán)重質(zhì)量問題。
根據(jù)相關(guān)研究材料報道，2022年，全球超精密激光加工裝備的市場規(guī)模為200億人民幣，到2026年預(yù)計接近600億人民幣。
單色科技有著精準(zhǔn)激光光學(xué)設(shè)計、自主開發(fā)軟件算法、自主控制系統(tǒng)、多學(xué)科交叉工藝研究等能力，面向極端制造應(yīng)用場景推出了一系列超快加工裝備。據(jù)喬磊介紹，公司目前已推出了約10余種超精密加工設(shè)備，包括括飛秒、皮秒精密切割鉆孔設(shè)備、超精細(xì)刻蝕設(shè)備、半導(dǎo)體先進(jìn)封裝標(biāo)記設(shè)備等。
以醫(yī)療領(lǐng)域為例，單色科技的飛秒激光精密切割鉆孔設(shè)備，可以通過對作用區(qū)域材料非熱熔性“冷加工”，保證超高的加工精度和孔徑的一致性，且孔端面光潔平滑，無毛刺，無微裂紋、無氧化發(fā)黑，無需后續(xù)清潔步驟。
醫(yī)用流量通孔
航天領(lǐng)域?qū)怏w、流體控制的精細(xì)度要求較高，每秒毫克級到微克級別的差別，就會帶來巨大差異。單色科技的飛秒激光精密切割鉆孔設(shè)備，可以實現(xiàn)微米復(fù)雜結(jié)構(gòu)，高深徑比、高精密結(jié)構(gòu)的加工，可實現(xiàn)高溫合金、金屬、非金屬、特別是復(fù)合材料表面的微結(jié)構(gòu)加工，如通孔、盲孔、異型孔、微腔等。
三維喇叭形盲孔
在半導(dǎo)體領(lǐng)域，單色科技提供了先進(jìn)封裝材料表面標(biāo)記設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度定深標(biāo)記，可靈活控制打標(biāo)深度在微米級別的變化、一致性好，且能最大程度避免產(chǎn)品在打標(biāo)過程中出現(xiàn)損傷。該設(shè)備目前屬于國內(nèi)首創(chuàng)，設(shè)備性能已達(dá)到國際先進(jìn)水平。
單色科技已服務(wù)了多家頭部客戶，如醫(yī)療領(lǐng)域的昆明貴研，半導(dǎo)體領(lǐng)域的比亞迪半導(dǎo)體等，且客戶復(fù)購意愿較強(qiáng)。2022年，公司實現(xiàn)了數(shù)千萬的訂單營收，目前主要來自醫(yī)療和半導(dǎo)體領(lǐng)域，公司未來在航空航天、醫(yī)療、半導(dǎo)體等領(lǐng)域都會實現(xiàn)較大營收增長。
在創(chuàng)始團(tuán)隊里，單色科技創(chuàng)始人兼CEO喬磊有著15年的激光加工智能裝備制造業(yè)從業(yè)經(jīng)驗 ，有7年創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗；公司研發(fā)負(fù)責(zé)人王玉龍博士則在超快光場時空調(diào)控、金屬光學(xué)、超快激光與物質(zhì)作用等領(lǐng)域都有深入的研究，自主建立了一套完善飛秒脈沖時空調(diào)控模型，相關(guān)研究成果已在Opto-Electronic Advances、Nanophotonics等國際知名期刊上發(fā)表了多篇文章。目前，單色科技共有數(shù)十名研發(fā)員工。
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