علوم المواد
تخزين البيانات من خلال الحفر بالليزر
تم تطويره لأول مرة في عام 1960، وقد ازدادت شعبيته في السنوات القليلة الماضية. من المتوقع أن يصل سوق تكنولوجيا الليزر العالمي إلى 35.4 مليار دولار بحلول عام 2032. هذا النمو محرز بواسطة الطلب المتزايد على الليزر عبر مختلف القطاعات، بما في ذلك الاتصالات والدفاع والعلوم والأمن وتخزين البيانات والمزيد.
الليزر، وهو جهاز ي发出 ضوءًا من خلال التضخيم البصري، يستخدم على نطاق واسع للحفر. الحفر بالليزر هو عملية لإنشاء علامات على سطح المنتج، مثل رموز QR وباركود والشعارات والأرقام التسلسلية. تحتوي هذه العلامات على معلومات حيوية لتتبع مصدر منتج معين على مدار دورة حياته الكاملة، مما يضمن سلامته ومتانه. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام هذه العملية لإنشاء الفنون على المنتجات.
الحفر بالليزر يندرج تحت فئة أكبر من علامات الليزر، والتي تشمل أيضًا تلدين الليزر – عملية تسخين المادة – والحفر بالليزر، الذي يتضمن تبخر المادة. نظرًا لتنوعه العالي، يمكن للليزر حفر معظم المعادن.
لذلك، كيف يعمل هذا؟
لإنشاء علامة، ي发出 شعاع الليزر كمية عالية من الطاقة إلى منطقة محددة، مما يذيب سطح المادة. عندما يتمدد السطح ويتبرد، يتشكل العلامة المرغوبة. على عكس العمليات الأخرى التي تغير فقط لون أو ملمس السطح، يغير الحفر بالليزر فعلاً السطح، مما يخلق منطقة مرتفعة أو منخفضة مع ملمس أكثر خشونة.
بالتالي، من خلال تعديل سطح المادة بمساعدة الليزر، يتم إنشاء تصاميم ونمط دائم.
تتضمن أنواع الليزر المستخدمة للحفر الليزر الألياف والليزر ثاني أكسيد الكربون والليزر البلوري وديود الليزر والليزر الصلب المضخّم بالديود.
توفر هذه الطريقة لإنشاء علامات على مادة الفوائد مثل السرعة والتخصيص الواسع. كما أنها طريقة غير متصلة لا تسبب تفاعلات كيميائية أو تؤدي إلى إجهادات ميكانيكية وتنتج علامات ذات جودة عالية. يمكن للحفر بالليزر أيضًا تحمل المعالجات غير الخشنة مثل الطلاء بالمسحوق.
علاوة على ذلك، يمكن استخدام الحفر بالليزر على مجموعة واسعة من المواد مثل الخشب والجلد والبلاستيك والزجاج والسيراميك والصخور الطبيعية والشبه موصلات. كما أنه فعال على معظم المعادن، بما في ذلك الألومنيوم والألومنيوم المُشَعّع والرصاص والمغنيسيوم والفولاذ والزنك والنحاس والبرونز والتيتانيوم. يمكن حفر几乎 أي نوع من المواد.
然而، الحفر بالليزر ليس بدون مشاكله، مثل التكاليف الأولية العالية للماكينات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتمزق العلامات في البيئات الخشنة، مثل تلك المعرضة لتنقيط الرمل.
على الرغم من هذه التحديات، فإن فوائد الحفر بالليزر تتفوق على عيوبه، مما يجعله مُوصى به لمعظم تطبيقات العلامات. الحفر بالليزر يستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات لتنوعه وفعاليته ودقته، بما في ذلك السيارات والإلكترونيات والتعبئة والتغليف وتصنيع المعادن والجواهر والفن والأجهزة الطبية.
تطبيق آخر مثير للاهتمام للحفر بالليزر هو تخزين البيانات. قبل أكثر من عقد من الزمن، تحدثت شركة Hitachi عن الحفاظ على المعلومات لمدة مئات الملايين من السنين عن طريق ترميزها بالليزر في ألواح من الزجاج الرمل.
منذ بضع سنوات، خزّن بيتر كازانسكي، أستاذ في مركز أبحاث الضوئيات في جامعة ساوثهامبتون، 500 تيرابايت من البيانات على قرص زجاجي صغير من خلال الحفر بالليزر.
تعديل سطح البوليسلفيد باستخدام الليزر منخفض القدرة
نظرًا للفوائد الكبيرة للحفر بالليزر، دائمًا ما يبحث الباحثون والعلماء عن طرق لتحسين التكنولوجيا وإيجاد تطبيقات جديدة. مؤخرًا، اكتشف باحثون من جامعة فلندرز أن بوليمرًا مشتقًا من الكبريت رخيص الثمن ومتجاوب مع الضوء Visible و IR.
عادة،为了 تعديل سطح البوليمرات، التي تتكون من جزيئات كبيرة جدًا، نحتاج إلى أجهزة ليزر تعمل بآلة قوية. باستخدام أجهزة ليزر قوية، يمكن إنتاج إلكترونيات متقدمة ومنتجات طبية ومركبات تخزين البيانات.
ومع ذلك، مع اكتشافنا الأخير، يمكننا رؤية أساليب إنتاج أكثر رخصًا وأمانًا.
وفقًا لما قالته الدكتورة لين ليزبوا، باحثة مشاركة وشاركت في كتابة الدراسة:
“تأثير هذا الاكتشاف يمتد إلى ما هو أبعد من المختبر، مع إمكانية استخدامها في أجهزة طبية وإلكترونية وتخزين المعلومات والميكروفلويديكا والعديد من التطبيقات الأخرى للمواد الوظيفية.”
تمكين تخزين المعلومات القابلة للمحو
أظهرت مجلة الكيمياء التي نُشرت فيها الدراسة أيضًا نسخة محفورة بالليزر من لوحة موناليزا الشهيرة إلى جانب طباعة برايل ميكرو، والتي كانت أصغر من رأس دبوس.
تم تمويل الدراسة من قبل المجلس الأسترالي للبحوث ومركز فلندرز للمجهرية والميكروسكوبية و ANFF-SA و Microscopy Australia.
اكتشف الباحثون بوليمرًا يمكن تعديله بسهولة وسرعة باستخدام الليزر.
تمكن الفريق من تعديل سطح البوليمر بسهولة باستخدام الليزر.
يمكن استخدام هذه التقنية في تطبيقات مختلفة، مثل تخزين البيانات وتخزين المعلومات.
الختام
نظرًا لاكتشافنا، يمكننا استخدام الليزر منخفض القدرة لتعديل البوليمرات.
يمكن استخدام هذه التقنية في تطبيقات مختلفة، مثل تخزين البيانات وتخزين المعلومات.
