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激光一扫清洁溜溜

2015-04-28侯佳

中学科技 2015年4期
关键词:激光束污渍石雕

侯佳

关于激光,大家都不陌生,从课本知识到实际应用,激光的身影可以说无处不在,从扫描商品条形码、激光打印到激光美容、治疗近视,早已为人们所熟悉。激光设备用于工业生产的切割、钻孔以及焊接也为许多人所了解,但用激光来打扫卫生,你肯定还没有听说过吧!想象一下,家里的玻璃窗脏了,若用抹布擦,既辛苦又危险,而且还有一些死角擦不到,如果这时有一把激光器一扫而过,玻璃窗马上就变得干净透亮,这将是一件多么美好的事。不要以为这是白日梦,激光清洁其实早就已经出现了。

激光清洁,顾名思义就是利用高能激光束照射物体表面,使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离,从而高速有效地清洁物体表面的附着物或表面涂层,达到洁净的目的。你是不是想:为何小小的一束光就能清除物体表面的污渍呢,我怎么没发现买的激光笔有这个功能啊?不要小看小小的激光束,用于工业清洁的激光束能量高达104~1015W/cm2,是强度最高的热源,能在焦点邻近产生上千乃至上万摄氏度的高温,使物体表面的污渍瞬间蒸发、气化或分解,日常生活中能购买到的激光笔可达不到这个强度!

根据被清洗物体与污渍的光学特性,激光清洗分为两大类:一类是利用物体与表面污渍对某一波长激光能量的吸收系数具有很大的差别,辐射到物体表面的激光能量大部分被表面污渍所吸收,从而受热或气化蒸发,或瞬间膨胀,并被形成的气流带动,脱离物体表面,达到清洗目的。而物体本身由于对该波长的激光吸收能量极小,不会受到损伤。对此类激光清洗,选择合适的波长和控制好激光能量大小。另一类适用于物体与表面污渍的激光能量吸收系数差别不大时,利用高功率高重复率的脉冲激光冲击被清洗的物体表面,使部分光束转换成声波。声波击中下层硬表面后,返回的部分与激光产生的入射声波发生干涉,产生高能波,使污渍发生小范围的爆炸,变成粉末,再用真空泵清除,而物体本身却不会受到损伤。

可以看出,激光清洁是一种“绿色”的清洗方式,它无需任何化学药剂和清洗液,可以轻易解决化学清洗带来的环境污染问题;而且由于无需对物体表面进行机械用力,从而也不会对物体本身造成破坏。基于自身优势,激光清洁已经在许多领域逐步取代传统清洗工艺。

清洁石雕

石雕和石刻等年代久远的高档石质艺术品,由于其极精细和易损的表面结构,成为激光清洗技术应用最早的领域。人们发现,用激光清除石雕表面的污垢有其独特的优势,它能够十分精确地控制光束在复杂的石雕表面上移动,清除污垢而不损伤文物石材。维修人员借助激光光束除去了覆盖在大理石雕刻花纹上几毫米厚的黑色垢层,大理石表面原有的色泽体现出来,使精美的雕刻重现光彩。

清洁绘画

激光清洗技术的出现拯救了大批西方艺术绘画和古卷。西方绘画以油画为主,画作表面都附有一层厚度为0.05~0.08mm的清漆层,用于保护油画作品的表面,同时提高色彩亮度。但由于氧化作用而使清漆层老化、变黑,严重影响艺术品的观赏性。激光技术可有效分解剥蚀污染物,而对原画作表面无任何影响。

清除旧漆

在欧洲,激光清洗系统早已应用在航空工业中。飞机的表面过一定时间后要重新喷漆,但是喷漆之前需要将原来的旧漆完全除去。传统的机械清除油漆法容易对飞机的金属表面造成损伤,给安全飞行带来隐患。如采用多个激光清洗系统,可在两天之内将一架空客A320表面的旧漆层完全除掉,且不会损伤到金属表面。

清理楼宇外墙

如今越来越多的摩天大楼被建立起来,大楼外墙的清洁问题日益凸显,目前多数采用的人工清洁方式十分危险,并且清洁效率较低,激光清洗系统可以通过最长70m的光纤对建筑物外墙的清洗,提供了很好的解决方法,它可以对建筑物上的各种石材、金属、玻璃上的污渍进行有效清洗,且比常规方式的清洗效率高很多倍。

看到这里,相信很多人都想要拥有一套激光清洁设备了。只是很可惜它现在价值不菲,如果你想在家里轻松愉快地清理诸如烤箱烤盘大小的物体,你需要花费至少45000欧元,也就是30多万人民币……不过随着激光技术的进一步发展,价格也会逐渐降低,激光清洁设备很快就能进入寻常百姓家了。

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