在(zài)材料干(gàn)燥領域，激光(guāng)干(gàn)燥技術(shù)憑借(jiè)獨特(tè)的本(běn)領，为(wèi)材料快(kuài)速去(qù)除溶劑带(dài)来(lái)了(le)全(quán)新(xīn)的解(jiě)決方(fāng)案(àn)。它(tā)利用(yòng)激光(guāng)高(gāo)能(néng)量(liàng)密度(dù)、良好(hǎo)方(fāng)向(xiàng)性(xìng)和(hé)可(kě)控性(xìng)的特(tè)點(diǎn)，实現(xiàn)高(gāo)效干(gàn)燥。
一(yī)、基本(běn)原理(lǐ)：激光(guāng)與(yǔ)分(fēn)子的 “默契配合”
1. 能(néng)量(liàng)選擇性(xìng)吸收(shōu)
激光(guāng)干(gàn)燥的核心(xīn)原理(lǐ)是(shì)當激光(guāng)發(fà)射的頻率（或(huò)者(zhě)说(shuō)波(bō)长(cháng)），剛好(hǎo)與(yǔ)溶劑分(fēn)子自(zì)身(shēn)的固有(yǒu)振動(dòng)頻率匹(pǐ)配时(shí)，激光(guāng)光(guāng)子攜带(dài)的能(néng)量(liàng)会(huì)被(bèi)溶劑分(fēn)子精準 “捕獲”。吸收(shōu)了(le)能(néng)量(liàng)的溶劑分(fēn)子開(kāi)始(shǐ)劇烈振動(dòng)，分(fēn)子間(jiān)不(bù)斷摩擦産生(shēng)热(rè)量(liàng)，讓溶劑的温(wēn)度(dù)快(kuài)速升(shēng)高(gāo)，直(zhí)至(zhì)达(dá)到(dào)沸點(diǎn)，從而实現(xiàn)蒸發(fà)干(gàn)燥。
以(yǐ)水(shuǐ)为(wèi)例，它(tā)对(duì)特(tè)定(dìng)波(bō)长(cháng)的激光(guāng)吸收(shōu)率特(tè)别高(gāo)，比如(rú)波(bō)长(cháng)为(wèi) 2.94μm 的激光(guāng)，剛好(hǎo)对(duì)應(yìng)水(shuǐ)的 OH 鍵振動(dòng)頻率，就(jiù)很容易被(bèi)水(shuǐ)分(fēn)子吸收(shōu)。而很多(duō)物(wù)料的基材对(duì)这(zhè)種(zhǒng)波(bō)长(cháng)的激光(guāng)吸收(shōu)很少(shǎo)，这(zhè)就(jiù)使得激光(guāng)能(néng)夠 “選擇性(xìng)” 地(dì)加热(rè)溶劑，避免对(duì)基材造成(chéng)过(guò)多(duō)影響，精準地(dì)完成(chéng)干(gàn)燥任務(wù)。
2. 热(rè)擴散(sàn)與(yǔ)湿(shī)擴散(sàn)協同(tóng)
在(zài)激光(guāng)干(gàn)燥过(guò)程中(zhōng)，一(yī)方(fāng)面(miàn)是(shì)热(rè)擴散(sàn)，物(wù)料表(biǎo)面(miàn)的溶劑先(xiān)蒸發(fà)，蒸發(fà)过(guò)程需要(yào)吸收(shōu)热(rè)量(liàng)，这(zhè)就(jiù)導致(zhì)物(wù)料內(nèi)部(bù)的温(wēn)度(dù)比表(biǎo)面(miàn)高(gāo)，热(rè)量(liàng)自(zì)然就(jiù)会(huì)從温(wēn)度(dù)高(gāo)的內(nèi)部(bù)向(xiàng)温(wēn)度(dù)低(dī)的表(biǎo)面(miàn)傳遞。另(lìng)一(yī)方(fāng)面(miàn)是(shì)湿(shī)擴散(sàn)，由(yóu)于(yú)物(wù)料內(nèi)部(bù)溶劑濃度(dù)高(gāo)，表(biǎo)面(miàn)溶劑濃度(dù)低(dī)，溶劑分(fēn)子会(huì)因(yīn)为(wèi)濃度(dù)差异(yì)，從內(nèi)部(bù)向(xiàng)表(biǎo)面(miàn)遷移。热(rè)擴散(sàn)和(hé)湿(shī)擴散(sàn)的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一(yī)致(zhì)的，它(tā)们(men)相互配合，形成(chéng)了(le) “內(nèi)热(rè)外(wài)遷” 的協同(tóng)效應(yìng)，大(dà)大(dà)加快(kuài)了(le)干(gàn)燥的速度(dù)。
二(èr)、技術(shù)優勢與(yǔ)局(jú)限
優勢：精準、快(kuài)速又节(jié)能(néng)的 “干(gàn)燥高(gāo)手(shǒu)”
激光(guāng)干(gàn)燥技術(shù)的優勢非(fēi)常突出(chū)。激光(guāng)空(kōng)間(jiān)分(fēn)辨率高(gāo)，光(guāng)斑尺(chǐ)寸(cùn)可(kě)以(yǐ)小到(dào)毫(háo)米級，比如(rú) VCSEL 激光(guāng)器。这(zhè)使得它(tā)能(néng)夠实現(xiàn)局(jú)部(bù)干(gàn)燥，在(zài)一(yī)些(xiē)对(duì)精度(dù)要(yào)求极高(gāo)的场(chǎng)景大(dà)顯身(shēn)手(shǒu)，像 PCB 闆焊點(diǎn)處(chù)理(lǐ)，只(zhī)需要(yào)对(duì)焊點(diǎn)部(bù)分(fēn)進(jìn)行干(gàn)燥，其(qí)他(tā)地(dì)方(fāng)不(bù)受影響。而且(qiě)激光(guāng)的穿透性(xìng)很強(qiáng)，能(néng)夠同(tóng)时(shí)加热(rè)塗层(céng)的內(nèi)外(wài)部(bù)分(fēn)，避免了(le)傳統干(gàn)燥方(fāng)式容易出(chū)現(xiàn)的表(biǎo)面(miàn)过(guò)干(gàn)或(huò)開(kāi)裂問(wèn)題(tí)。
在(zài)时(shí)間(jiān)控制上(shàng)，激光(guāng)干(gàn)燥也表(biǎo)現(xiàn)出(chū)色(sè)。脈沖激光(guāng)能(néng)夠实現(xiàn)瞬态加热(rè)，加热(rè)时(shí)間(jiān)可(kě)以(yǐ)短(duǎn)到(dào)納秒(miǎo)級，産生(shēng)的热(rè)損傷层(céng)甚至(zhì)小于(yú) 1μm，快(kuài)速完成(chéng)干(gàn)燥的同(tóng)时(shí)，把(bǎ)对(duì)材料的影響降到(dào)最低(dī)。
從能(néng)量(liàng)效率来(lái)看(kàn)，傳統的热(rè)風(fēng)干(gàn)燥效率通常不(bù)到(dào) 30%，而激光(guāng)干(gàn)燥通过(guò)定(dìng)向(xiàng)加热(rè)，效率可(kě)以(yǐ)超过(guò) 60%，大(dà)大(dà)节(jié)省(shěng)了(le)能(néng)源。
局(jú)限：成(chéng)本(běn)與(yǔ)材料适配的難題(tí)
激光(guāng)干(gàn)燥技術(shù)成(chéng)本(běn)相对(duì)較高(gāo)，高(gāo)功率激光(guāng)器價格昂貴，比如(rú)一(yī)台 2kW 的光(guāng)纖激光(guāng)器，價格幾(jǐ)万(wàn)美(měi)元(yuán)，而且(qiě)维护起(qǐ)来(lái)也很复雜，需要(yào)專業的技術(shù)人(rén)員和(hé)設備。雖(suī)然新(xīn)型的 VCSEL 激光(guāng)器在(zài)维护成(chéng)本(běn)上(shàng)有(yǒu)了(le)明顯下(xià)降，但整体成(chéng)本(běn)依然是(shì)限制其(qí)大(dà)規模應(yìng)用(yòng)的一(yī)个(gè)因(yīn)素。
在(zài)材料适配性(xìng)方(fāng)面(miàn)也存在(zài)挑戰。对(duì)于(yú)透明材料，比如(rú)玻璃，激光(guāng)很難被(bèi)吸收(shōu)，需要(yào)通过(guò)摻雜吸收(shōu)劑或(huò)者(zhě)对(duì)表(biǎo)面(miàn)進(jìn)行改性(xìng)處(chù)理(lǐ)，才能(néng)讓激光(guāng)發(fà)揮作(zuò)用(yòng)。而且(qiě)不(bù)同(tóng)溶劑对(duì)激光(guāng)的吸收(shōu)情(qíng)况不(bù)一(yī)樣(yàng)，每種(zhǒng)溶劑都有(yǒu)自(zì)己的吸收(shōu)峰(fēng)，这(zhè)就(jiù)要(yào)求激光(guāng)的波(bō)长(cháng)能(néng)夠根(gēn)據(jù)需求進(jìn)行調整，比如(rú)使用(yòng) VCSEL 激光(guāng)器时(shí)，需要(yào)精确匹(pǐ)配特(tè)定(dìng)的光(guāng)斑长(cháng)度(dù)和(hé)功率密度(dù)，才能(néng)达(dá)到(dào)理(lǐ)想(xiǎng)的干(gàn)燥效果(guǒ)。
三(sān)、前(qián)沿應(yìng)用(yòng)场(chǎng)景
激光(guāng)干(gàn)燥技術(shù)正(zhèng)快(kuài)速向(xiàng)工業領域的滲透。據(jù) Market sand Markets 的數據(jù)顯示，2023 年(nián)全(quán)球激光(guāng)干(gàn)燥技術(shù)市(shì)场(chǎng)規模已經(jīng)达(dá)到(dào) 12 亿(yì)美(měi)元(yuán)，年(nián)复合增长(cháng)率高(gāo)达(dá) 18.7%，在(zài)很多(duō)高(gāo)附加值領域發(fà)揮着關(guān)鍵作(zuò)用(yòng)。
在(zài)锂電(diàn)池制造領域，激光(guāng)干(gàn)燥技術(shù)大(dà)顯身(shēn)手(shǒu)。比如(rú)檸檬光(guāng)子的 VCSEL 激光(guāng)干(gàn)燥技術(shù)，在(zài)锂電(diàn)池電(diàn)极塗层(céng)干(gàn)燥上(shàng)表(biǎo)現(xiàn)出(chū)色(sè)，干(gàn)燥速度(dù)超过(guò) 10m/min，而且(qiě)還(huán)能(néng)精确控制電(diàn)极塗层(céng)的孔隙率，提升(shēng)電(diàn)池的性(xìng)能(néng)。在(zài)隔膜干(gàn)燥环(huán)节(jié)，激光(guāng)干(gàn)燥可(kě)以(yǐ)快(kuài)速去(qù)除灌漿後(hòu)殘留的溶劑，大(dà)大(dà)縮短(duǎn)了(le)生(shēng)産周期(qī)。
在(zài)粉末塗层(céng)固化(huà)方(fāng)面(miàn)，激光(guāng)干(gàn)燥也展(zhǎn)現(xiàn)出(chū)強(qiáng)大(dà)的優勢。它(tā)能(néng)夠穿透塗层(céng)实現(xiàn)体積加热(rè)，把(bǎ)原本(běn)需要(yào)幾(jǐ)分(fēn)鐘(zhōng)的固化(huà)时(shí)間(jiān)縮短(duǎn)到(dào)幾(jǐ)秒(miǎo)，对(duì)于(yú)聚合物(wù)、木(mù)材等对(duì)温(wēn)度(dù)比較敏感(gǎn)的材料，这(zhè)種(zhǒng)快(kuài)速又温(wēn)和(hé)的干(gàn)燥方(fāng)式特(tè)别适用(yòng)。
在(zài)半導体加工領域，激光(guāng)干(gàn)燥技術(shù)可(kě)以(yǐ)用(yòng)于(yú)晶圆(yuán)退(tuì)火(huǒ)、锡焊預热(rè)等工藝；在(zài)印刷與(yǔ)塗料行業，能(néng)夠实現(xiàn)油(yóu)墨(mò)快(kuài)速固化(huà)、保护膜快(kuài)速成(chéng)型；在(zài) 3D 打(dǎ)印後(hòu)處(chù)理(lǐ)中(zhōng)，還(huán)可(kě)以(yǐ)選擇性(xìng)干(gàn)燥光(guāng)固化(huà)樹(shù)脂，減少(shǎo)层(céng)間(jiān)應(yìng)力，讓打(dǎ)印出(chū)来(lái)的産品更(gèng)加坚固耐用(yòng)，殘餘應(yìng)力降低(dī)。
激光(guāng)干(gàn)燥技術(shù)憑借(jiè)激光(guāng)與(yǔ)溶劑分(fēn)子的共振效應(yìng)，結合热(rè)湿(shī)擴散(sàn)協同(tóng)機(jī)制，实現(xiàn)了(le)高(gāo)效、均匀、节(jié)能(néng)的干(gàn)燥过(guò)程。在(zài)電(diàn)池制造、粉末塗层(céng)等領域的創新(xīn)應(yìng)用(yòng)，讓我(wǒ)们(men)看(kàn)到(dào)了(le)它(tā)替代(dài)傳統干(gàn)燥技術(shù)的巨大(dà)潛力。雖(suī)然目前(qián)還(huán)面(miàn)臨着材料适配性(xìng)和(hé)成(chéng)本(běn)等問(wèn)題(tí)，但随着技術(shù)的不(bù)斷發(fà)展(zhǎn)和(hé)創新(xīn)，相信(xìn)在(zài)未来(lái)，激光(guāng)干(gàn)燥技術(shù)会(huì)走進(jìn)更(gèng)多(duō)的領域，为(wèi)材料干(gàn)燥带(dài)来(lái)更(gèng)多(duō)驚喜。
