长期以来，我国制造业的表面处理能力远远落后于生产，这也极大地限制了制造业由大到强的进程。随着“十四五”规划的实施，尤其是高端制造业和节能减排对先进工艺的需求越来越迫切。在表面处理方面，中国迫切需要全面升级技术和工艺。传统的清洗工艺，如机械摩擦清洗、化学腐蚀清洗、强冲击清洗、高频超声波清洗等，不仅清洗周期长，难以实现自动化，对环境有不良影响，但也不能达到理想的清洗效果，不能很好地满足精细加工的需要
然而，随着环保、高效、高精度之间矛盾的日益突出，其应用面临着巨大的挑战。同时，各种有利于环保、适用于超精加工领域零件的清洗技术应运而生，激光清洗技术就是其中之一
激光清洗概念
激光清洗是利用聚焦激光作用于材料表面，快速蒸发或剥离表面污染物，从而实现材料表面清洗的技术。与传统的各种物理或化学清洗方法相比，激光清洗具有无接触、无耗材、无污染、精度高、无损伤或损伤小等特点。它是新一代工业清洗技术的理想选择
激光清洗原理
激光清洗原理复杂。它可能包括物理和化学过程。在许多情况下，它主要是物理过程，伴随着一些化学反应。主要过程可分为三类，包括气化过程、冲击过程和振荡过程
气化过程
高能激光照射材料表面时，材料表面吸收激光能量并将其转化为内能，使表面温度迅速上升，高于材料的蒸发温度，从而以蒸汽的形式将污染物从材料表面分离出来。当表面污染物的激光吸收率明显高于基质时，通常会发生选择性蒸发。一个典型的应用案例是石材表面的污垢清理。如下图所示，石材表面的污染物对激光有很强的吸收，并迅速蒸发。当污染物被清除，激光照射到石头表面时，吸收较弱，更多的激光能量被石头表面散射。石头表面的温度变化很小，因此石头表面不会受到损坏
当使用紫外线激光清洁有机污染物时，通常会发生以化学作用为主的过程，称为激光烧蚀。紫外激光具有波长短、光子能量高的特点。例如，KrF准分子激光器的波长为248nm，光子能量为5eV，超过CO2激光器（0.12eV）。如此高的光子能量足以破坏有机化合物的分子键，使有机污染物中的C-C、C-H和C-O在吸收激光光子能量后断裂，导致表面开裂、气化和去除。
冲击过程
冲击过程是激光与材料相互作用过程中发生的一系列反应，对材料表面产生冲击波。在冲击波的作用下，表面污染物被分解成灰尘或碎片并从表面剥离。产生冲击波的机制有很多，包括等离子体、蒸汽、快速热膨胀和冷收缩等。以等离子体冲击波为例，我们可以简单了解激光清洗中的冲击过程如何去除表面污染物。使用超短脉冲宽度（NS）和超高峰值功率（107–1010 wcm2）激光器，即使表面上的激光吸收较弱，表面温度仍会急剧上升，立即达到汽化温度以上，并在材料表面形成蒸汽，如下图（a）所示，蒸汽温度可达到104-105 K，这可使蒸汽本身或周围空气电离，形成等离子体。等离子体将阻止激光到达材料表面，材料表面的蒸发可能停止，但等离子体将继续吸收激光能量，温度将继续升高，形成局部超高温和超高压状态，这将影响材料表面。表面产生1-100 kbar的瞬时冲击，并逐渐将其传输至材料内部，如（c）下面的图（b）和（b）所示。在冲击波的作用下，表面污染物分解成微小的灰尘、颗粒或碎片。当激光从照射位置移开时，等离子体立即消失，产生局部负压，污染物颗粒或碎片从表面移开振荡过程
在短脉冲作用下，材料的加热和冷却过程极其迅速。由于缺少相同材料的热膨胀系数不同。而在高频率的激光照射下，会使污染物从基体表面剥离，从而使污染物在短时间内从基体表面脱落。在这种剥离过程中，材料可能不会蒸发，也可能不会产生等离子体。相反，在振荡作用下，在污染物和基质之间的界面处形成的剪切力破坏了污染物和基质的结合。研究表明，当激光入射角稍大时，激光与颗粒污染物和基体界面的接触增加，激光清洗阈值降低，振荡效应更明显，清洗效率更高。但是，入射角不应太大。过大的入射角会降低作用在材料表面的能量密度，削弱激光的清洗能力
