Con el rápido desarrollo de las tecnologías de semiconductores, el diamante emerge como un contendiente líder en la remodelación de la industria moderna con sus notables propiedades.Sin embargo, el mecanizado de material de diamante es muy difícil.

Paraaplicaciones industrialesPara el pulido de diamantes se han desarrollado pulido mecánico, pulido por fricción dinámica y pulido mecánico químico.Sin embargo, los métodos de pulido anteriores pueden causar daños a la superficie, como rayones, grietas y daños al subsuelo, lo que limita el uso de sustratos de diamante en aplicaciones de semiconductores y óptica de precisión.

La introducción de un campo de energía en el mecanizado de diamantes es una buena idea.Las tecnologías de pulido basadas en haces de energía utilizan láseres,haces de iones, oplasmapara realizar ablación, impactar o modificar la superficie del diamante.Las tecnologías de pulido basadas en haces de energía consisten en tecnologías de pulido basadas en haces de energía directa y asistida.

Las tecnologías de pulido directo basadas en haces de energía incluyenláserPulido y pulido por haz de iones.Las tecnologías de pulido asistido por haz de energía incluyen el pulido asistido por plasma y el pulido asistido por láser.Estas tecnologías tienen una alta precisión y eficiencia de pulido, lo que puede promover la aplicación generalizada de diamantes en los campos industriales modernos.

Para profundizar en la exploración integral de técnicas de pulido de diamantes con mayor eficiencia y precisión, investigadores de la Universidad de Huaqiao analizaron las dificultades de la tecnología de pulido de diamantes y resumieron las características y direcciones de desarrollo futuro de la tecnología de pulido directo y asistido por haz de energía para diamantes.

Resumieron las cuatro últimas tecnologías de pulido: pulido por láser, pulido por haz de iones, pulido asistido por plasma y pulido asistido por láser.Se analizaron los mecanismos de eliminación de material y los factores que influyen en las cuatro últimas tecnologías de pulido mencionadas anteriormente.

Esta revisión, publicada enRevista internacional de fabricación extrema, resume sistemáticamente varias técnicas de pulido directo y asistido basadas en haces de energía para diamantes, como el pulido con láser, el pulido con haz de iones, el pulido asistido por plasma y el pulido asistido por láser.Analiza el progreso actual de la investigación, los mecanismos de eliminación de material y los factores que influyen en cada tecnología de pulido.

El pulido con láser es una técnica de pulido sin contacto que utiliza ablación térmica para grafitizar la superficie de los diamantes, eliminando selectivamente las protuberancias de la superficie del diamante en función de la diferencia de altura entre los picos y valles de la superficie.El pulido con láser integra las ventajas del procesamiento con láser para lograr un pulido eficiente, pero puede causar fácilmente defectos térmicos en la superficie del diamante.

Estudios recientes se han centrado principalmente en mejorar la calidad del pulido seleccionando láseres razonables y ajustando los parámetros del láser y el ángulo de incidencia.El pulido con haz de iones utiliza haces o grupos de iones de alta energía para bombardear la superficie del sustrato o película de diamante para eliminar protuberancias mediante grafitización y amorfización.El tipo y los parámetros de los haces de iones pueden afectar la calidad del pulido con haz de iones.

El pulido asistido por plasma es un método de pulido que combina la eliminación de material química y mecánica, lo que implica reacciones químicas superficiales inducidas por plasma.Este método no sólo obtiene una superficie de alta calidad sino que también proporciona una alta eficiencia de pulido.El pulido asistido por plasma se ha aplicado a materiales superduros como el diamante, el zafiro y el carburo de silicio.

El pulido asistido por láser, que se basa en reacciones químicas inducidas por láser, se ha aplicado con éxito para el pulido de diamantes monocristalinos, diamantes policristalinos y películas de diamante.Los principales factores que influyen en el pulido asistido por plasma y el pulido asistido por láser son el tipo de plasma o láser, el tipo de gas reactivo, el material del disco de pulido y los parámetros de contacto de la interfaz de pulido.

Actualmente, la rugosidad superficial obtenida mediante pulido láser es muy limitada.La tasa de eliminación de material del pulido con haz de iones es baja y el impacto mecánico del haz de iones puede dañar fácilmente la superficie del diamante.Aunque tanto el pulido asistido por plasma como el pulido asistido por láser tienen una precisión de pulido extremadamente alta, su tasa de eliminación de material es limitada.Además, el alto costo del equipo sigue siendo un factor importante que restringe la aplicación del pulido asistido por plasma y el pulido asistido por láser en el campo del pulido de diamantes.

"Es crucial mejorar la calidad de la superficie del diamante pulido con láser seleccionando un tipo de láser razonable o ajustando el láser y los parámetros de procesamiento. Mejorar la tasa de eliminación de material y reducir el daño superficial del pulido con haz de iones optimizando los parámetros y el ángulo de incidencia de los iones.En el futuro, se debe prestar considerable atención a los haces de diamante, la obtención de superficies de diamante de alta calidad mediante el uso de un haz de iones radiactivos, un haz de iones enfocado, un plasma acoplado inductivamente o un tratamiento con plasma de resonancia de ciclotrón electrónico es una dirección de investigación importante en el campo del pulido con haz de iones.La tasa de eliminación de material del pulido asistido por plasma y del pulido asistido por láser se puede mejorar eficazmente cambiando el tipo de gas de reacción y aumentando la tasa de oxidación del diamante.superficie.Además, reducir el coste mejorando la estructura del equipo puede tener una gran importancia práctica", afirmó el profesor Jiang."El pulido con láser tiene una alta tasa de eliminación de material, mientras que el pulido con haz de iones, el pulido asistido por plasma y el pulido asistido por láser tienen una alta precisión de pulido. La combinación del pulido con láser con

haz de ionesEl pulido, el pulido asistido por plasma o el pulido asistido por láser en el desarrollo de técnicas de pulido más eficientes y de alta calidad es de inmensa importancia para el mecanizado de alta precisión de diamantes".Más información:

Zhuo Li et al, Técnicas de pulido directo y asistido para diamantes basadas en haces de energía: una revisión,Revista internacional de fabricación extrema(2023).DOI: 10.1088/2631-7990/acfd67Proporcionado por

Revista internacional de fabricación extrema