制造业迅猛发展的今天，不论是机械还是电子产品在加工或者装配之前以及设备运转一段时间之后的维修维护，基本都需要对部分材料或者部件进行清洗处理。而激光清洗是基于激光与物质相互作用发展而来，与机械摩擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗和高频超声清洗等传统清洗方法相比，激光清洗具有环境友好、非接触、可精准控制、可实时监控反馈和对基材无损微损等优点，有望部分替代传统清洗方法，成为目前具有很大发展潜力的清洗技术。

激光清洗研究现状分析

目前，典型的激光清洗方法主要有三种：激光烧蚀清洗、液膜辅助激光清洗和激光冲击波式清洗方法。在以上三种方法中，激光烧蚀清洗方法的操作条件简单，使用最为广泛，选择合适的激光器类型、采用优化的工艺参数可去除各种涂层、油漆、颗粒或污物。其余两种方法虽然也具有各自的优点，但目前应用仍处于研究阶段，没有大规模推广。

对于激光清洗机理的研究，基于激光烧蚀理论，江苏大学佟艳群研究了激光作用下金属和金属氧化物的温升规律，分析激光能量、激光脉宽等参数的影响。结合形貌分析，提出金属氧化物的激光去除机理是激光烧蚀的物理化学效应和弹性振动效应共同作用的结果，为激光工艺参数的选取和在线监测技术提供了依据。

南开大学李伟汇总了激光清洗的物理机制。他认为激光清洗的对象可分为微粒和膜层两种，对于微粒的去除有三种作用在里面，分别为热弹性膨胀、激光烧蚀、间隙液膜爆发性沸腾等，其中以热弹性膨胀机制为主。通过分析激光加热引起的温度分布和位移分布，建立激光引起的脱离应力与粘附力之间的比较关系，或热弹性能与粘附势能之间的比较关系，进而确定清洗条件，最终得到激光参数、材料参数和环境参数与清洗效果、效率之间的决定关系。

南开大学施曙东提出一种三层吸收界面烧蚀振动模型，并利用模型对激光清洗漆涂覆层的机制、清洗阈值等模拟与实际工作密切相关的因素进行了比较分析。用数学方法确定清洗模型中的各层吸收的激光和热转化，并使用有限元方法对其进行了数值求解，给出了清洗过程中的温度分布、应力分布和位移值的数值计算解。

激光清洗对象包括基材与清洗物，基体材料现已涵盖钢材、铝合金、钛合金、树脂基复合材料等，清洗物囊括漆层、锈蚀、氧化层、硫化层和各种有机物等。

表 近年来部分激光清洗的研究进展分类介绍

钛合金清洗

树脂基复合材料清洗

我国的激光清洗技术研究和设备开发基本上是跟踪国外的发展，但是在短时间内也取得了一些成果，近年学术界激光清洗的研究文章逐渐增多，清洗材料种类和应用领域逐渐扩大。2010年中国工程物理研究院激光聚变研究中心在国内最早尝试了激光清洗设备的开发，并成功应用到文物清洗领域，目前已经形成小批量生产和销售。自此以后，尤其2016年下半年至今，从事激光清洗设备研发的企事业单位层出不穷，激光清洗技术也逐渐露出庐山真面目，显现在人们眼前，为更多的人所认知。

2017“江门智博会”，可以说云集了国内绝大部分激光清洗设备。

最早的激光清洗设备都是手持式操作，具有较大的应用局限性。目前激光清洗正在向自动化控制方向发展，铭镭激光、中国工程物理研究院、嘉信激光等实现了自动化清洗，提高了清洗效率，尤其是提高了安全性。

经过多年发展，激光清洗在工业应用领域开辟了许多新的机遇，但是对于激光清洗技术的发展，作者持谨慎态度，认为还有以下工作需要深入推进。

首先，作者认为激光清洗只是（至少目前）现有清洗技术的有益补充，而不是革命性的新技术；其次，以下原因是激光清洗没有大规模推广的主要因素：

1、激光清洗的基础理论与工艺研究仍然欠缺

激光清洗基础研究相对薄弱和至今仍没有相应的标准制定。

2、激光清洗的环保性有待“商榷”

如果几十台清洗机同时作业，会产生大量的废弃物，处理是一个大问题，尤其是除漆作业，会产生强烈的刺激性气味，目前现在任何一家激光清洗研究单位都没有明确的解决措施。

3、激光清洗的效率有待提高

与喷砂清洗和化学清洗相比，激光清洗的效率还比较低，尤其是除漆作业。

4、与公众的预期有差距

激光在公众看来属于高科技，清洗界人士对激光清洗的期望值很高，但效果目前没有很惊艳，一次性投入又较大，因此产生观望心理。

基于以上分析，作者认为，激光清洗未来的发展应该是精细化方向，即立足激光清洗是现有清洗技术的有益补充这一事实，科研和生产单位应该加强基础研究，寻找真正适用激光清洗的领域。

五、结 语

作为激光应用的新领域——激光清洗技术，有着诱人的应用前景。随着激光器技术和性能的不断发展和提高，激光清洗的机理研究不断深入，科学仪器对材料表面质量的监测能力逐渐提高，表征方法与手段也日趋完善，激光清洗材料表面的质量得到提升，清洗精度和效率也逐渐增加。

作者简介：贾宝申，中国工程物理研究院工程师，主要从事激光技术和工业自动化技术研究。