你们见过生锈的铁门上面有一层红红的铁锈,很难擦掉。用激光就能把铁锈去掉,你们知道这是为什么吗?今天我们就来聊聊激光除锈的小秘密。
激光其实是一种特别的光,就像我们玩的手电筒发出的光,以及阳光一样,不过它比普通的光更厉害。每一种激光都有自己固定的振动频率。就像我们跳绳有跳绳的节奏,荡秋千有荡秋千的节奏一样,激光也有自己独特的节奏。
我们周围的各种物质,比如铁、铁锈、木头等,它们的分子也有自己的振动频率。当激光的振动频率和某种物质分子的振动频率差不多时,就会产生共振。这时候,分子间互相碰撞,结果温度一下子就升高了。当温度超过这种物质的沸点时,它就会变成气体,汽化消失了。不同材料的"喜好" 不同,不同波长的激光,就好像不同口味的糖果,不同的材料分子对它们的"喜好" 也不一样。有的材料分子特别喜欢某种波长的激光,也就是它们的振动频率和这种激光的振动频率很接近,那这种材料对这种激光的吸收率就高。相反,如果振动频率相差很大,材料就不太喜欢这种激光,吸收率就低。所以,特定波长的激光只能清洗特定的材料哦。
在激光除锈中,我们常用的是光纤激光,它的波长是1064nm,这就好像是一种特殊颜色的光。导体类材料,比如铁、铜这些,它们的分子运动很活跃,振动频率正好和这种光纤激光的振动频率很接近,就像好朋友一样合拍。所以导体类材料特别喜欢这种激光,吸收率很高。而绝缘体材料,比如塑料、陶瓷,它们的分子振动频率和这种激光相差比较大,就不太喜欢这种激光,吸收率很低。半导体材料对这种激光的吸收率也不错。
在激光除锈中会产生声音和冲击波,这是因为当铁锈这种物质从固态变成气态的时候,体积会一下子增加800 倍呢!就好像一个小小的气球突然吹得特别大。如果这个变化过程特别快,就会产生一种像爆破一样的效果,发出 "轰" 的一声,产生冲击波。就是这种冲击波,把铁锈从物体表面给 "赶" 走啦!但这些都是果,而非因,激光除锈的核心原理就是共振。
现在大家知道了吧,激光除锈其实就是利用了共振的原理,让特定的材料吸收激光能量,变成气体或者通过冲击波被清除掉。是不是很有趣呢?下次看到生锈的东西,说不定就能想到这个神奇的激光除锈术啦!