南開大學(xué)  宋峰教授

1. 宋教授，您是國內(nèi)較早進(jìn)入激光清洗研究的學(xué)者，您是如何關(guān)注、并進(jìn)入到這個(gè)領(lǐng)域的？

答：我從學(xué)習(xí)到后來做科研工作，一直是在激光專業(yè)領(lǐng)域。對(duì)激光的基本原理，光和物質(zhì)的相互作用，一直有研究、關(guān)注。我當(dāng)時(shí)教授一門研究生的課，讓學(xué)生查閱激光資料，發(fā)現(xiàn)除了常規(guī)的打孔、切割、焊接等，還有激光清洗的資料，在了解后，發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)很有前景的方向，從那時(shí)開始我就有意識(shí)地進(jìn)入這方面的研究。

2. 國內(nèi)的激光清洗研究，是一個(gè)怎么樣發(fā)展歷程？

答：大約在2000年前后，國內(nèi)就有一些研究機(jī)構(gòu)包括高校在做激光清洗的研究工作。我們團(tuán)隊(duì)關(guān)注了一下，但是沒有形成系統(tǒng)性的專業(yè)研究，也沒有很深入。

后來逐漸吸引了更多研究人員進(jìn)入激光清洗這個(gè)方向，我也是其中的一份子，之后我一直堅(jiān)持在這個(gè)方向的研究投入。直到五六年前，隨著國家對(duì)環(huán)保的重視，以及激光器價(jià)格的下降，激光清洗工業(yè)應(yīng)用越來越多地受到業(yè)界的關(guān)注。此外，近幾年高功率脈沖光纖激光器的出現(xiàn)也極大地推動(dòng)了激光清洗設(shè)備的發(fā)展。

3. 從2016年，光纖激光清洗逐步推廣，激光清洗才真正得到大眾關(guān)注，為什么會(huì)有這么漫長的過程？

答：任何一個(gè)技術(shù)，從實(shí)驗(yàn)室出來到變成產(chǎn)品，再到終端用戶的使用認(rèn)可，都需要一個(gè)較長的過程。比如我們常見的白熾燈、日光燈、LED燈，從實(shí)驗(yàn)室成果到進(jìn)入千家萬戶，是一個(gè)很長的技術(shù)應(yīng)用過程。再比如電腦，最初出現(xiàn)于1946年，是比房子還大的龐大機(jī)器，到今天運(yùn)算能力過剩的微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入千家萬戶，也是漫長的過程。

因此，激光清洗作為一種新興的工藝技術(shù)，也不會(huì)例外。未來激光清洗從小功率到高功率，應(yīng)用到不同行業(yè)工序上，也是需要一個(gè)接受過程的。

要助推激光清洗推廣應(yīng)用，主要從兩方面著力：一方面，設(shè)備成本要足夠低，讓用戶可以買得起，用戶使用激光清洗能得到更多的利潤。另一方面，是人的思想觀念的改變。人們習(xí)慣了某一種工藝，某一個(gè)固定形式的產(chǎn)線，是不容易改變的。因此要推廣宣講，要改變他們想法，即使一項(xiàng)新技術(shù)、新的設(shè)備是非常好用，市場(chǎng)也不一定馬上能接受。

4. 激光清洗對(duì)材料表面作用，應(yīng)對(duì)各種類型的材料，還有很多研究可以做，下一步發(fā)展激光清洗，重點(diǎn)要做哪些方面的工藝研究？

答：從機(jī)理角度來說，激光清洗確實(shí)是個(gè)復(fù)雜的事情?，F(xiàn)在市面上有很多類型激光清洗機(jī)，包括光纖激光、固態(tài)激光，也有CO₂氣體激光的，可以用于去除油漆、除銹、清洗油污等。清洗的基材有金屬、合金以及、熱固或熱塑性塑料等，看著過程很簡單，激光一過就掃掉。但其深層次的機(jī)理是相當(dāng)復(fù)雜的。光與物質(zhì)的相互作用，物質(zhì)不一樣，光子與物質(zhì)分子之間的作用就不一樣。

當(dāng)前激光與物質(zhì)之間清洗機(jī)理常見有兩類：一類是燒蝕性，利用溫度上升，把污染物燒蝕掉；另一類就是通過應(yīng)力的作用，通過受熱溫度不均勻產(chǎn)生應(yīng)力，這個(gè)應(yīng)力足夠大，大于污染物與基材之間的吸附力，然后實(shí)現(xiàn)清洗。這個(gè)過程是從光能量，變?yōu)闊崮?，熱能轉(zhuǎn)為內(nèi)能，內(nèi)能使溫度產(chǎn)生變化，才產(chǎn)生力的作用。

同樣功率、參數(shù)設(shè)定的激光清洗，比如在鋁合金表面的應(yīng)用，不一定也適用于鐵基底，所以必須加強(qiáng)研究。

一方面，我們要在應(yīng)用中多積累數(shù)據(jù)，也要多研究作用機(jī)體，如何更高效實(shí)現(xiàn)清洗目的。另一方面，激光清洗要實(shí)現(xiàn)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，高效率是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，必須要在如果進(jìn)一步提高清洗效率上下功夫。

5. 歐美也很早就有做激光清洗，目前我國的研究技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化和他們比有沒有差距？

答：歐美在激光清洗研究比我們?cè)绾芏?，研究成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用也比我們成熟。歐美國家的激光器很早就用來做清洗應(yīng)用。美國在航空航天、造船、軍工等已經(jīng)大量使用，德國、法國、荷蘭等國家也陸續(xù)使用清洗工藝，也有專業(yè)做激光清洗的公司。

中國的激光清洗最開始的發(fā)展，是從個(gè)別中國公司代理歐美的清洗產(chǎn)品在國內(nèi)銷售開始的，當(dāng)時(shí)價(jià)格極其昂貴。這也激發(fā)了國內(nèi)激光公司希望進(jìn)入激光清洗行列將其國產(chǎn)化的決心。比較突出的應(yīng)用是在難度較大的文物清洗上，意大利、法國、希臘等做得非常好，美國用在航空器脫漆較多，包括波音公司的飛機(jī)或其他軍用飛機(jī)的維護(hù)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)激光脫漆比傳統(tǒng)的化學(xué)、噴砂效果更好。目前我國已經(jīng)有一些企業(yè)做激光清洗設(shè)備，但是在工藝探索以及設(shè)備應(yīng)用開發(fā)上仍然落后于歐美國家，未來有必要加強(qiáng)研發(fā)投入，真正做出世界一流的激光清洗設(shè)備。

6. 未來激光清洗最可能、應(yīng)用量較大的行業(yè)領(lǐng)域，會(huì)有哪一些？

答：激光清洗容易應(yīng)用在一些大幅面、平面工件上，所以應(yīng)用量較大的行業(yè)很多，比如造船業(yè)、海工裝備。我國是世界造船大國，船身使用大量的鋼板，常常會(huì)產(chǎn)生銹蝕，目前主要是通過酸洗和噴砂處理，這兩種方式對(duì)環(huán)境污染比較大。在輪船、軍艦航行一定時(shí)間后，需要進(jìn)行船身維護(hù)，要把上面水生附著物、油漆脫掉，然后上新漆。這未來會(huì)是激光清洗應(yīng)用較大的領(lǐng)域。

第二，我國是個(gè)鐵路發(fā)展大國，從普通鐵路到高鐵，鐵路鋼軌經(jīng)常遇到露天、潮濕環(huán)境，生銹是很常見的，要實(shí)現(xiàn)這種大規(guī)模、快速的銹跡清洗，激光是一個(gè)很好的選擇，也是一個(gè)可以大規(guī)模應(yīng)用的領(lǐng)域。

另外包括航空航天領(lǐng)域、采用模具生產(chǎn)的領(lǐng)域以及電力、能源產(chǎn)業(yè)等，都將有激光清洗的大量應(yīng)用場(chǎng)景。