Разработчиков поддержал Российский фонд фундаментальных исследований грантом почти 10 миллионов рублей
Объём рынка 3D-принтеров за 4 года вырастет на 14 миллиардов долларов, и каждый год будет прирастать на треть. Такой прогноз дают западные аналитики. С помощью этой технологии можно создать здание или свадебный торт. К модному и востребованному тренду присоединились и новосибирские учёные. Они намерены создать модель 3D-принтера для печати биокерамических имплантов. Разработчиков поддержал Российский фонд фундаментальных исследований грантом почти 10 миллионов рублей.
Костная ткань хоть и кажется крепкой, но чувствительна к ударам и падениям. От того, что поскользнулся, неловко упал, толкнули, в костях могут появиться трещины. А ещё ─ образуются пустоты после тяжёлых болезней, в том числе, некоторых видов онкологии. Заполнять подобные полости можно имплантами. Перспективный материал для таких изделий ─ гидроксиапатит. Это родной организму минерал: он входит в состав костей и зубной эмали. В виде порошка его синтезировали новосибирские химики.
Биоразлагаемый имплант ─ основа для роста костей. Поможет, и со временем, растворится. Новосибирские учёные предлагают создавать такие имплантаты с помощью лазерной 3D-печати: порошок плавят слой за слоем под пучком лазера. С господдержкой исследователи намерены создать модель первого устройства.
Главный специалист-технолог Института автоматики и электрометрии СО РАН Сергей Баев подчёркивает главное достоинство этого метода ─ возможность быстро изготавливать индивидуальную модель.
Время изготовления одного импланта ─ несколько часов. Это в разы быстрее существующих на рынке технологий.
Старший научный сотрудник Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН Наталья Булина отмечает, что достижением коллектива является ещё и то, что смогли сделать диаметр пучка лазера очень маленький, всего две десятых миллиметра. В результате, как ручкой можно рисовать тонкую структуру костной ткани.
Порошок испытывают на крысах. Учёные имплантировали материал в костную ткань черепа крыс, где были небольшие дефекты. По сути, засыпали в них порошок. Гидроксиапатит брали с разными добавками, чтобы понять, как будет отличаться скорость восстановления кости. А может быть, организму вообще не нужна помощь, и он сам отлично справится? Первые результаты показали: костная ткань с порошковым имплантом восстанавливается быстрее. Материал показал свою эффективность.
Имплант должен быть прочным и безопасным для человека. В дальнейшем учёные планируют максимально улучшить состав порошка. Модель же лазерного 3D-принтера учёные намерены представить к 2022 году.
Источник: https://www.nsktv.ru/

В НГУ проведены исследования волоконного лазера с оригинальным управляющим элементом, использующим композитный наноматериал нового поколения на основе углеродных нанотрубок и ионной жидкости. Результаты работы опубликованы в престижном журнале Nano Letters.
— Эта работа выполнена в тесной коллаборации с коллегами из Центра фотоники и квантовых материалов Сколтеха, которые предложили технологию электрохимического управления нелинейными оптическими свойствами углеродных нанотрубок. У нас в НГУ данный композитный наноматериал был апробирован в качестве электроуправляемого насыщающегося поглотителя для волоконных лазеров. Лазерное применение этого материала — частный случай, позволяющий быстро продемонстрировать электроуправляемость нелинейными свойствами нового вещества. Область применения нового материала гораздо шире, — рассказал старший научный сотрудник отдела лазерной физики и инновационных технологий НГУ, кандидат физико-математических наук Алексей Иваненко.
Международная группа ученых из Великобритании, Финляндии и России, в которую входят сотрудники отдела лазерной физики и инновационных технологий НГУ — Алексей Иваненко, Борис Нюшков, Сергей Кобцев, Алексей Кохановский, — опубликовала в одном из наиболее престижных журналов в области нанофизики Nano Letters, импакт-фактор которого составляет 12.080, статью «Ionic liquid gated carbon nanotube saturable absorber for switchable pulse generation».
— Управление параметрами генерации волоконных лазеров, генерирующих короткие световые импульсы, является непростой задачей. В качестве «драйвера» для генерации коротких импульсов в волоконных лазерах традиционно используются насыщающиеся поглотители, характеристики которых жестко привязаны к структурным и материальным параметрам поглотителя и не могут быть изменены в процессе генерации лазера. Мы с нашими коллегами из Сколково впервые продемонстрировали в работе волоконный насыщающийся поглотитель с возможностью обратимого электронного управления его характеристиками, что открывает совершенно новые возможности для управления параметрами генерации волоконных лазеров, — объяснил ведущий научный сотрудник отдела лазерной физики и инновационных технологий НГУ, кандидат физико-математических наук Борис Нюшков.
Отдел лазерной физики и инновационных технологий НГУ ведет передовые исследования и занимается разработками в области волоконных и перестраиваемых лазеров, а также в области квантовых стандартов частоты.
— Данное исследование — это еще один шаг навстречу к лазеру-мечте, параметры излучения которого (длина волны, мощность, длительность импульсов и другие) могут изменяться в широких пределах при помощи исключительно электронного управления. Лазеры становятся все «умнее и умнее», в системах управления многих лазеров используются компьютеры, а в программах управления лазерами уже можно встретить технологии искусственного интеллекта. Скоро словосочетание «умный лазер» станет таким же устойчивым, как «умный дом», «умный автомобиль» и т. д., — отметил доктор физико-математических наук Сергей Кобцев.
В 2019 году сотрудники отдела уже опубликовали более 10 работ в журналах, индексируемых в международных базах Scopus и Web of Science. В числе этих журналов: Scientific Reports (импакт-фактор 4.525), Journal of Lightwave Technology (ИФ 4.162), Optics Letters (ИФ 3.866), IEEE Photonics Journal (ИФ 2.729), Optics & Laser Technology (ИФ 2.503), Physical Review E (ИФ 2.353), Journal of the Optical Society of America B (ИФ 2.284), и другие. Результаты работ отдела в 2019 докладывались на крупнейших мировых конференциях по фотонике Photonics West (Сан-Франциско, США) и CLEO/EUROPE-EQEC (Мюнхен, Германия). Работы отдела поддержаны множеством грантов РФФИ, РНФ, ФЦП и Минобрнауки, в выполнении которых участвуют студенты и аспиранты НГУ.
Источник: https://www.nsu.ru/

Компания Bosch разработала устройство Virtual Visor, прототип «умного» солнцезащитного козырька. Это панель с прозрачным LCD-дисплеем, разделенным на шестигранные ячейки (соты). Система самостоятельно определяет, какие поля нужно затемнить, чтобы защитить глаза водителя от солнечного света.
Размер и местоположение тени рассчитывает алгоритм, основываясь на данных со встроенных камер, который определяет расположение головы, направление взгляда и местоположение Солнца. Таким образом, большая часть козырька остается прозрачной и не мешает обзору.
По данным Национального управления безопасности дорожного движения США (NHTSA), солнечные блики становятся причиной тысяч ДТП, а риск автокатастрофы при слепящем водителей солнце на 16% выше, чем в обычных погодных условиях.
Корреспондент СNET протестировал прототип. Вот так это должно работать в идеале.
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Исследователи из университетов Ноттингема и Лидса заявили, что они нашли способ получения квантового каскадного лазера, работающего на терагерцовой частоте. Использование таких лазеров в новых системах передачи данных позволит получить скорость в 100 Гбит/с, уверяют авторы изобретения, исследование которых опубликовал портал Рhys.org.
Всем известный и привычный кабель Ethernet (витая пара) передает данные со скоростью в 100 Мбит в секунду, исключением являются только сегменты сети со скоростями в 1 Гбит/с, но они используются редко и для общения между собой высокопроизводительных систем, таких как серверы. Британские исследователи из университетов Ноттингема и Лидса решили ускорить передачу данных, но для этого требовалось получить новый лазер, который работал бы на сверхвысоких частотах, вплоть до терагерцовых. Иными словами лазер должен был бы мигать (включаться и выключаться) со скоростью 100 миллиардов раз в секунду, но добиться этого долгое время не удавалось, пока исследователи не решили объединить возможности света и звука для достижения поставленной цели.
Поскольку электроника, которая должна была бы обеспечить высокую скорость модуляции обычно ее и тормозила, то исследователи нашли другой подход. Была построена специальная система, управляемая электрическим приводом, которая обеспечивала сверхбыструю модуляцию, комбинируя силу акустических и световых волн. Когда электрон проходит через оптический компонент лазера, он проходит также через серию «квантовых ям», в которых уровень энергии электрона падает и в итоге излучается один или сразу несколько фотонов. Во время модуляции этот процесс контролируется акустическими волнами для вибрации квантовых ям внутри квантового каскадного лазера.
Акустические волны создавались другим лазером, воздействующим на алюминиевую пленку, которая сжималась и расширялась, посылая при этом механическую волну через квантовый каскадный лазер. Тони Кент, профессор физики в Ноттингеме, сказал: «По сути, мы использовали акустическую волну, чтобы встряхнуть сложные электронные состояния внутри квантового каскадного лазера. Затем мы могли видеть, что его терагерцовый световой поток изменялся акустической волной».
Итогом научной работы могут стать системы передачи данных, которые будут оперировать скоростями в 100 Гбит в секунду, но когда подобные устройства появятся на рынке, исследователи не уточнили.
Источник: https://vevby.ru/

Ученые Института общей физики имени А. М. Прохорова (ИОФ РАН) разработали технологию выращивания оксидных монокристаллических волокон для повышения надежности медицинских лазерных установок.
Созданный материал на основе сапфира позволит сократить риски поломки оборудования в случае перегрева, сообщил ТАСС в четверг старший научный сотрудник отдела лазерных кристаллов и твердотельных лазеров ИОФ РАН Сергей Русанов.
Сапфир применяется в качестве перспективного кристалла для синтетического производства — он стабильно быстро «растет» из расплава и обладает высокими показателями твердости, прочности и температуры плавления. Монокристаллические волокна из сапфира, а также ряда других оксидных материалов, могут быть использованы в качестве лазеров и нелинейных преобразователей в основе лазерных установок и систем для передачи информации при помощи криптографии, а также в научных областях, занимающихся поиском и изучением новых материалов.
Авторы исследования нашли способ получения волокон из сапфира, которые станут более прочной и безопасной альтернативой волокнам на основе галогенидов таллия и мышьяка. Эти материалы при сильном перегреве выделяют ядовитые вещества и могут нанести вред человеку и окружающей среде, в случае с сапфиром медицинские лазерные установки, которые могут применяться в хирургии и дерматологии, будут лишены данного недостатка.
«Сапфир обладает прекрасными характеристиками прозрачности, он прочный и нетоксичный. Однако у волокон на основе сапфира есть недостаток — отсутствие внутренней светопроводящей структуры, из-за чего их нужно «упаковывать» в оболочки, предотвращающие потерю света. Наш подход заключается в том, чтобы на этапе подготовки основы для
выращивания монокристаллической структуры добавить в сапфировую заготовку определенные вещества, которые в процессе роста концентрируются в середине волокна. То есть можно подобрать компоненты, дающие высокий показатель преломления света именно в центре структуры — тем самым мы создаем некий аналог светопроводящей структуры, которая есть в стеклянных волокнах», — сказал Русанов.
Особенность метода еще и в том, что для выращивания волокон не нужно использовать емкость для нагрева материала (тигель), что снижает затраты на производство.
«Наш метод создания волокон сравнительно более экономичный, при этом мы можем достаточно быстро получить большое количество образцов, на которых можно провести исследования для выращивания волокна с четко выверенным составом для конкретных целей. К тому же у нас нет температурных барьеров, которые создает сам тигель — плавить в нем материал вы можете только при тех температурах, которые выдержит он сам. В данном случае стержень из прессованного сапфира за счет свойств материала сам выполняет роль подставки (емкости) для расплавленного вещества», — пояснил ученый.
Первый лабораторный образец монокристаллического волокна для лазерных установок авторы научной работы планируют получить и протестировать уже в 2020 году.
Источник: https://nauka.tass.ru/

Ученые Воронежского государственного университета (ВГУ) разработали технологию производства недорогих оптических покрытий для защиты от вредного для глаз лазерного излучения, которое активно используется в обрабатывающей промышленности и медицине. Об этом ТАСС сообщил разработчик проекта, сотрудник кафедры оптики и спектроскопии ВГУ Андрей Звягин.
«Нам удалось разработать низкопороговые ограничители оптической мощности с уникальными гибридными свойствами за счет сочетания неорганических и органических структур. По сути, это такие быстродействующие пленки, которые наносятся на оптику и позволяют сохранять человеку, работающему с лазером, зрение», — сказал ученый.
В настоящий момент для защиты используются очки со специальными светофильтрами и электрооптические затворы. Однако все они имеют ряд недостатков: не сразу срабатывают, требуют дополнительных источников питания и не способны блокировать высокоинтенсивные волны. При этом при импульсной работе лазера может возникать ожог сетчатки, при котором чувствительность пораженного места к свету полностью утрачивается.
По словам Звягина, уникальность разработки заключается в гибридных свойствах пленок-ограничителей, которые могут применяться вне зависимости от длины волны лазера. «Исследования на эту тему среди мирового научного сообщества велись давно, эта тема интересует многих, нам же удалось добиться практического результата, создав эту инновационную технологию», — пояснил собеседник агентства.
Ограничители оптики планируется внедрять на предприятиях обрабатывающей промышленности, где используется гравировка и маркировка металлов лазером, а также в медицинских учреждениях для диагностики, хирургии и косметологии.
Источник: https://nauka.tass.ru/

Ученые впервые описали новые особенности оптического отклика диэлектрических наночастиц. Для этого они усовершенствовали метод анализа электромагнитного поля так, чтобы учесть более сложные конфигурации токов смещения внутри объектов. Обнаруженные эффекты помогают лучше понять процессы в наночастицах и подстраивать их поведение для более эффективного управления светом в наноприборах, таких, например, как нанолазеры или сенсоры. Результаты опубликованы в Laser and Photonics Reviews и выбраны в качестве обложки выпуска.
Для управления светом на малых масштабах в последнее время активно используют диэлектрические наночастицы. Они справляются не хуже ранее предложенных плазмонных частиц, но при этом позволяют избежать потерь энергии и получить больше интересных физических эффектов. Диэлектрические частицы перспективны, например, для создания нанолазеров, наноантенн, сенсоров или устройств передачи информации. Чтобы эффективно их применять, ученые стараются как можно лучше изучить их поведение.
Физики из Университета ИТМО впервые описали новые особенности оптического отклика диэлектрических частиц. Им удалось показать, что внутри частицы существуют сложные конфигурации токов смещения, которые приводят к возникновению тороидальных моментов высших порядков. Также физики показали, что сложное взаимодействие токов в частице может переводить ее в особое, неизлучающее или анапольное состояние. Эти результаты помогают лучше понять электромагнитные процессы в наночастицах и научиться подстраивать их оптический отклик для создания более эффективных устройств.
«Представьте, что у вас есть механизм, который вы можете настроить на разные режимы работы при помощи разных шестеренок. Мультиполь – это примерно такая же шестеренка для частицы. Частицы сложной формы, как сложные механизмы, могут выполнять больше разных задач. Но в них и шестеренок становится больше. Из-за нехватки информации об этих шестеренках управлять работой частиц раньше было невозможно. Наши результаты решают эту проблему и обеспечивают значительно больше возможностей для подстройки оптических свойств частиц. Это новый шаг в развитии диэлектрической фотоники, который позволит создавать продвинутые устройства», – объясняет Александр Шалин, руководитель международной научной лаборатории «Нанооптомеханика» Университета ИТМО.
По словам ученых, исследование началось с того, что классических подходов для описания частиц стало не хватать. Поэтому многие ученые занялись поиском новых теоретических моделей, и работа проходила в атмосфере постоянного соревнования. Периодически появлялись новые результаты, которые нужно было учесть, и почти готовую работу приходилось несколько раз пересматривать и дополнять. Однако в итоге статья попала на обложку журнала и удостоилась особого внимания редакции.
«Эта работа стала одним из первых крупных исследований, где основную работу делал я сам. Это касается даже рисунка для статьи, который попал на обложку журнала. Кроме того, работа теоретическая, а их реже выделяют на фоне статей с экспериментальной частью. Так что попасть на обложку для меня – большое достижение. Это помогает привлечь внимание сообщества и дает понять, что мы сделали хорошую работу и заслужили признание. Я рад, что Университет ИТМО дает возможность молодым ученым публиковаться на таком высоком уровне. А слаженный коллектив лаборатории и факультета позволяет эту возможность легко реализовать», – отмечает Егор Гурвиц, аспирант физико-технического факультета Университета ИТМО.
Источник: https://news.itmo.ru/

Международная группа, сформированная из ученых России, Германии и Франции провела полноценное исследование на стыке материаловедения и фотоники. Научная работа посвящена изучению гибридной наноструктуры, представляющей из себя плазмонную золотую губку (Au), поры который заполнены кристаллическим кремнием (Si). Особенность этого материала заключается в том, что наноструктуры при возбуждении лазером генерирует за счет многофотонного процесса широкополосное излучение, которое перекрывает видимый диапазон спектра и частично ближний ИК диапазон. Использоваться гибридная наноструктура может в широкополосной ближнепольной микроскопии. Результаты исследования и перспективы применения опубликованы в журнале Nanoscale.
Плазмонные наногубки являются мощной платформой для различных нанофотонных применений благодаря усилению локального поля в металлических нанопорах. Заполнение нанопор полупроводниками с высоким показателем преломления (например, Si, Ge, GaP и т. д.) открывает возможности для наращивания нелинейных эффектов в этих материалах. Однако эта задача остается сложной из-за отсутствия знаний о процессе интеграции металлических и высокоиндексных полупроводниковых компонентов в такие нанообъекты.
Ученые исследовали метал-диэлектрические наноструктуры, изготовленные методом лазерной абляции двухслойных пленок Si / Au. За счет комбинации теоретических и экспериментальных методов они отметили, что данные гибридные наноструктуры представляют собой губчатую золотую наночастицу, заполненную кристаллическими зернами кремния. Также они выявили, что золотая наногубка обеспечивает усиление ближнего поля в зернах кремния, увеличивая фотолюминесценцию в гибридных наноструктурах по сравнению с объемным кристаллом кремния.
Расчетная структура наночастиц Si / Au с различными концентрациями, диаметрами и скоростями охлаждения золота. Источник: pubs.rsc.org
Эти результаты открывают путь для создания внутренней структуры губчатых гибридных наночастиц, обладающих люминесценцией белого света, и контроля их оптических свойств по требованию.
«Работу над этим проектом начал доктор физико-математических наук Сергей Макаров. Он с командой сделал синтез наноструктуры и отметил, что источником излучения в ней является кремний. Хотя это не прямозонный полупроводник и у него оптические переходы очень несущественные, их квантовая эффективность порядка 10-5, а в данной структуре кремний начинает излучать, и его квантовая эффективность увеличивается на несколько порядков — до 0.1%. Моя часть работы заключалась в том, что я дополнительно проводил измерения нелинейных оптических свойств структуры при предельных мощностях возбуждения, делал численное моделирование для того, чтобы показать, почему данная структура может усиливать излучение на большом диапазоне длины волн, почему мы можем использовать разную длину накачки излучения и как это связано с резонансными свойствами структуры. Коллеги же сделали симуляцию того, как атомы кремния и золота будут распределяться в наномасштабном объеме с разной вариацией степени охлаждения, а также подготовили для нас снимки с пропускного электронного микроскопа, то есть показали реальное изображение наших наноструктур в сечении», — рассказал один из авторов научной статьи, аспирант Университета ИТМО Артем Ларин.
Он также добавил, что в перспективе он собирается отправиться в Университет Лотарингии (г. Нанси, Франция) для продолжения исследований, чтобы узнать, как эта структура будет изменяться с точки зрения геометрии при термическом отжиге.
Полученные гибридные наночастицы могут применяться в широкополосной ближнепольной микроскопии. Актуальность исследований подтверждается тем, что в настоящее время широкополосная ближнепольная микроскопия существует, но для нее нужно каждый раз сначала возбуждать излучение в ближнем поле, а потом детектировать его в дальнем поле. Таким образом, с имеющимися подходами ученые могут работать только в очень узком диапазоне длины волны возбуждения, а для того, чтобы ее изменить, им приходится перебирать всю установку. Гибридная наноструктура позволит отказаться от этого и одновременно работать на разных длинах волн. Это может позволить сократить затраты на оборудование и сэкономит время исследователей.
Источник: https://news.itmo.ru

Сочетание современных систем перемещения, систем доставки лазерного луча и манипулирования материалом продвигает лазерную штамповку в промышленности.
С появлением лазерной обработки листового металла был создан непрерывный привод для большей эффективности и более жестких допусков, чем те, которые приведены для обычных изделий из листового металла. По данным отраслевых журналов, становится очевидным, что этот толчок проявился в виде гибридных лазерных / перфорационных инструментов, а также лазерных / перфорационных / гибочных платформ. Эти платформы предоставляют производственные возможности, а также небольшие производственные решения для повседневных изделий из листового металла.
Однако существует ниша, возникающая в традиционной штамповки в штамповочном прессе в форме лазерного формирования прецизионных компонентов с использованием рулонных металлов, где продукты должны сохранять качество кромки и стабильность размеров от начала до конца лазерной резки. Текущие рыночные требования могут быть легко удовлетворены за счет сочетания современного управления движением, доставки лазерного луча, технологического газа и обработки материалов, обеспечивая новые возможности цифрового производства для индустрии штамповки.
Лазерная резка
Технология Digital Laser Stamping, разработанная BOLD Laser Automation (Бедфорд, NH), дифференцирует концепции лазерного раскроя листовых материалов с малыми допусками и высокоточной лазерной резкой, разработанной для имитации высокоточной штамповки. Чтобы это стало реальностью, необходимо использовать рулонный материал с механическим индексированием позиции. Материал рулона в форме рулонов весом от 300 до 600 фунтов с определенной шириной и толщиной обеспечивает способность лазерной системы непрерывно работать в течение нескольких часов, производя изделие из плоского листа. Без вмешательства оператора катушка материала, приводимая в действие двигателем постоянного тока, автоматически компенсирует с использованием датчика подачи материала в зону лазерной обработки, где режущая головка лазера x-y-z пролетает в процессе создания прецизионной детали.
Ориентируясь на нишевые рынки, такие как детали высокой точности (± 0,001 дюйма), лазерная техника предоставляет значительные возможности для производства в США для поддержки мелкосерийного пилотного производства и мелкосерийного производства компонентов с высокой добавленной стоимостью. Существенную выгоду получают американские производители в аэрокосмической, автомобильной и медицинской промышленности, которые хотят разрабатывать и тестировать новые продукты, прежде чем брать на себя значительные расходы на штамповочные инструменты для массового производства.
Хотя общая идея прецизионной лазерной резки не нова, использование специализированных промышленно закаленных лазерных технологий дает свои преимущества. Одним из таких преимуществ являются одномодовые (20 и 50 мкм) волоконные лазеры SPI Lasers (Саутгемптон, Англия) в режимах с непрерывным излучением / импульсной модуляцией на уровнях мощности от 750 Вт до 2 кВт, а также доставка луча. и технология формирования пучка. Этот метод лучше отвечает потребностям отрасли в создании прототипов и краткосрочном пилотном производстве. На рис.1 показаны детали, которые можно разрезать на детали из нержавеющей стали с использованием таких лазеров, когда они соединены с соответствующей платформой управления движением и подачи луча.
Система управления движением
Управление движением всегда было важной частью достижения точных лазерных резов — контроллеры движения с ЧПУ для точной лазерной резки с использованием портальных-ступеней x-y-z являются распространенным подходом. Эти типы систем перемещения производятся компаниями, которые специализируются на высокоточном движении. Для лазерной обработки контроллеры движения с ЧПУ являются опцией, которая предлагает простоту использования и расширенные операционные инструменты, включая технологию неограниченного поля обработки (IFOV, ) для синхронизации многоосевых сканаторов и лазеров. Как и большинство контроллеров ЧПУ на рынке, интегратор может создавать пользовательские G- и M-коды или добавлять уникальные плагины для расширения возможностей программного обеспечения.
На любой лазерной платформе возникает необходимость предоставить возможности для свободы разработки технологических систем сервопривода и добавления пользовательских цифровых фильтров. Эти возможности увеличивают точность, а также поддерживают оптимальные лазерные параметры на детали, особенно при рассмотрении небольших геометрий траектории инструмента. Этот уровень высокопроизводительной координации и синхронизации контроллера движения обеспечивает расширенное планирование пути, включая сложную обработку G-кода, кубические сплайны, профили PVT и динамическое управление (jerk control). В этом конкретном приложении контроллер и приводы двигателя выполняют двойные вычисления с плавающей запятой для самого высокого разрешения и динамического диапазона любой системы управления движением в отрасли. Использование лазерного интерфейса CAD / CAM обеспечивает автоматическую генерацию контуров из файлов CAD, а также инструменты визуализации для мониторинга процесса.
В системах обработки рулонного материала материал индексируется в технологической зоне путем индексации катушек, так что лазерная режущая головка может пролетать над материалом. Движение лазерной режущей головки и подача луча становятся критическим элементом для достижения постоянного качества резки. Основанная на прецизионной конструкции подшипников, многоосная портальная система x-y-z обеспечивает высокое ускорение и скорость, минимизируя неблагоприятные воздействия, такие как ошибка Аббе и колебание траектории, возникающие в результате высоких ускорений.
На высокоточных платформах могут использоваться линейные двигатели с поперечными роликовыми подшипниками или системы направляющих с воздушным подшипником без трения, которые обеспечивают превосходную повторяемость, контроль скорости / ускорения и прямолинейность. Движение в сочетании с инкрементными и абсолютными энкодерами обеспечивает точное позиционное управление с точным интерполированным с лазерным включением.
Лазерная резка оптики
Система доставки лазерного луча может быть получена от различных поставщиков, каждая из которых производит несколько моделей для точной резки, а также сварки. Эти оптические головки идеально подходят для интеграции в прецизионные платформы цифровой штамповки, и каждая из них индивидуальна. Опции могут включать встроенные модули обзора, датчики высоты для оптимизации фокусировки и работу с различными объективами, обеспечивая выбор фокусных точек, качество реза, рабочие расстояния и сопла.
Эти лазерные технологические оптические головки рассчитаны на работу с уровнями мощности волоконного лазера до 4 кВт, что дает возможность использовать оптимизированные параметры. Простые изменения в соплах от одного отверстия до двойного и более, а также диаметр сопла или давление защитного газа влияют на качество резки. Цель состоит в том, чтобы уменьшить количество окалины на материале на точных деталях. Другими важными аспектами выбора подачи луча являются динамическая стабильность при резании и плотность мощности фокуса лазерного луча на цели.
Безопасность и удаление отходов
На производстве необходимо обеспечить безопасные условия для работников завода. Поставка цифровых лазерных штамповочных машин с квалифицированным лазерным корпусом класса 1 для защиты операторов станков от воздействия лазера имеет жизненно важное значение
Во-вторых, защита от испарений при обработке металлов требует соответствующего уменьшения вредных концентраций. Особую озабоченность вызывают выбросы как органических, так и неорганических паров и частиц, образующихся из плазмы, появляющейся во время взаимодействия лазера с материалом. При прецизионной лазерной резке технологические газы (например, аргон под давлением) выдувают расплавленный материал через образованный разрез до нижней части материала.
Что касается лазерных взаимодействий, требуется соответствующее удаление отходов. Сверху, система удаления должна справляться с поступлением аргона, а с нижней стороны она должна быть способна уносить и отводить материал из зон реза, отходы и газы из плазмы. Интеграция извлечения отходов в систему становится первостепенной задачей для производства качественных деталей.

Технология крепления листа-детали
В отличие от традиционных систем лазерной резки, где слой игольчатых упоров поддерживает материал, прецизионные компоненты должны быть самонесущими или иметь точную фиксацию. Bold Laser Automation специализируется на мощных вакуумных патронных поверхностях для надежного удержания детали, а также на механизме для перемещения детали в готовый бункер или на конвейер после завершения резки. С помощью вакуумного ассистента приспособление удерживает детали на месте во время лазерной обработки, затем опускает ось z, вращает и опускает деталь на конвейер или в бункер для деталей, прежде чем материал из катушки будет проиндексирован.
Независимо от того, каким может быть лазерный процесс, самым эффективным и сложным проектом лазерной системы становится манипулирование материалом. С годами стало ясно, что то, что достигается в производственных условиях, требует высококвалифицированной конструкции приспособлений. Производственные процессы часто терпят неудачу, потому что на ранних этапах проектирования систем не уделялось должного внимания.

Резюме
Объединение: прецизионные лазеры, системы доставки лазерного луча, высокоскоростное управление движением и методы фиксации материала в мире лазерной обработки на основе рулонного материала открывают возможности для индустрии штамповки на рынке США. Эти инструменты предлагают решения для удержания существующих клиентов, которым нужна гибкость, которую может предложить цифровая лазерная штамповка. Кроме того, добавление этой возможности к традиционной высокопроизводительной штамповке может привлечь клиентов с небольшим объемом, чья экономия на производстве не может позволить себе традиционный инструмент для штамповки.
Некоторые инженеры могут никогда не учитывать отечественные источники, особенно если им скажут, что на этих начальных этапах разработка продукта будет стоить до 100 000 долларов на изготовление инструментов для штамповки или штамповки. Преимущества использования лазерных инструментов для резки мелких деталей с помощью цифровой лазерной штамповки заслуживают изучения. С усиленной производственной базой в США существуют возможности для добавления инновационных мощностей лазерной обработки к более традиционным производственным организациям, чтобы захватить дальнейшее внутреннее производство. Добавление этой возможности может также привести к новым способам удовлетворения потребностей клиентов с меньшими объемами заказов, а также к предоставлению услуг по созданию прототипов для существующей клиентской базы, что позволяет клиентам быстрее внедрять инновации
Источник: https://www.industrial-lasers.com/

Они предлагают использовать необычные эффекты света для создания электроники будущего.
Кандидат физико-математических наук Дмитрий Кузьмин получил грант Российского фонда фундаментальных исследований на изучение свойств света в так называемых магнитоплазмонных метаповерхностях.
На исследование физиков РФФИ направит 4 млн рублей в течение двух лет. По мнению ученых, создание квантового компьютера, способного мгновенно делать сложнейшие вычисления и передавать информацию быстрее скорости света – вовсе не фантастика, а задача ближайших десятилетий.
Решение проблемы подсказали исследования новых необычных физических эффектов в таких материалах. Их изучение, считают физики, может послужить в разработке принципиально новых элементов для компьютеров и квантовых коммуникаций. Как пояснили авторы проекта, квантовые коммуникации — самый надежный, защищенный от «взлома» метод передачи информации, а его развитие отражено в нацпроекте «Цифровая экономика».
При таком способе передаче информации используются микрочастицы света – фотоны, состояние которых невозможно измерить, а значит, и «считать» информацию. Чтобы использовать уникальные свойства света для создания сверхмощных и миниатюрных компьютеров будущего, ученые научились как бы «сжимать» поток света. Как оказалось, на это способны плазмон-поляритоны, световые квазичастицы на поверхности материала, имеющие намного меньшую длину волны.
Другими словами, плазмоны — это колебания электронов, способные преобразовать обычный свет в сигнал с меньшей длиной волны, а плазмоника — передача с его с помощью информации.
«Это явление можно представить себе так: два одинаковых фотона летят, сталкиваются с материалом, и превращаются в один новый, — объясняет суть исследований доцент кафедры радиофизики и электроники ЧелГУ Дмитрий Кузьмин. — Энергия и импульс у такого фотона – в два раза больше. Это явление относится к разряду совершенно невозможных, казалось бы, эффектов. В нашей работе мы будем смотреть, как они будут проявляться в разных материалах».
Как пояснил один из авторов проекта, заведующий кафедрой радиофизики и электроники, доктор физико-математических наук, профессор Игорь Бычков, для фотонных превращений света лучше всего подходят особые наноструктуры — своего рода двухмерные аналоги традиционных трехмерных материалов. Они обладают парадоксальным эффектом отрицательного преломления: луч проходит через них в обратном направлении. Если обычный свет распространяется во всех направлениях, то в таких плоских метаповерхностях — в заданном.
Это свойство уже начинают применять для создания спазеров — аналогов лазеров из двухмерных материалов. Ученые разработали математическую модель этих сложнейших процессов. А теперь работают над прогнозированием таких структур — как их построить, из каких материалов, какую геометрию выбрать. И как в таких материалах при помощи магнитного поля «фотонный процесс» можно было бы сильнее всего изменить. По мнению исследователей, это путь не только к перспективным квантовым коммуникациям, но и к созданию принципиально новых устройств логических элементов и компьютеров будущего.
Источник: https://up74.ru/

Группа ученых из США, Швеции и Дании использовала рентгеновский лазер, чтобы наблюдать процессы, происходящие в карбене железа — перспективном фотосенсибилизаторе — при попадании на него солнечного света. Статья об открытии опубликована в журнале Nature Communications.
Фотосенсибилизаторы — это молекулы, которые поглощают солнечный свет и передают его энергию для создания электрического тока или запуска химических реакций. Их основу, как правило, составляют редкие, дорогие металлы. Открытие этого класса соединений на основе довольно дешевого железа в последнее время вызвало бурный интерес в научном сообществе. Но чтобы создавать более эффективные фотосенсибилизирующие карбены железа, ученые должны точно понять, какие процессы происходят в этих материалах на атомном уровне.
В солнечном элементе карбен железа присоединяется к полупроводниковой пленке на поверхности элемента. Свет попадает на атом железа и «выбивает» из него электроны, которые перетекают в прикрепленные к нему карбеновые группы. Если электроны остаются на этих концах достаточно долго — около десяти триллионных долей секунды или более — они могут затем переместиться в солнечную батарею и повысить ее эффективность. Кроме того, такие материалы могут быть полезны в качестве катализаторов некоторых реакций в химической промышленности, но для этого необходимо еще сильнее повысить время пребывания электронов в карбеновых группах.
Чтобы выяснить, как увеличить эффективность этих соединений, группа ученых исследовала образцы одного из карбенов железа с помощью рентгеновских лазерных импульсов из когерентного источника света LCLS. Авторы одновременно измерили два отдельных сигнала, которые показывают движение атомных ядер и электронов в молекуле.
Результаты показали, что всего 60% электронов хранились в карбеновых группах необходимое количество времени. Остальные возвращались к атому железа слишком рано. Используя такой метод анализа, ученые теперь намерены разработать соединения этого класса, 100% электронов которых могут оставаться в нужных концевых группах достаточно долго, чтобы использовать их в качестве эффективных веществ для солнечной энергетики и катализа.
Источник: https://indicator.ru/

Страница 1 из 14

Tout sur Kamagra ici https://www.kamelef.com/kamagra-ou-viagra.html.

Поиск