清洗，是与东说念主类出产糊口践诺联系十分密切的举止。咱们对于清洗齐不生疏，因为咱们每天齐要洗脸、洗碗、洗穿戴、擦洗产品、拖地。在工业出产中，仪器开导、交通用具、建筑物等外名义的污渍、轻易油漆、锈蚀等需要如期去除。不错说开云体育，清洗无所不在，是保管咱们糊口和出产顺次的基础要领。

淌若说得专科点，清洗不错这样界说：去除物体名义（如东说念主脸、地板、汽船外壳、飞机外表、车床、墙壁）的混浊层或遮蔽层（如灰尘、油污、锈蚀等），而使其恢酬报名义气象的历程称为清洗。

跟着出产力发展和社会逾越，清洗已发展成一门波及领域豪放、执行丰富的实用本事。

在糊口中，咱们接头洗脸膏、洗衣粉、地板去污剂等，进行洗脸洗穿戴拖地擦桌椅，去除灰尘污渍等混浊物，使其酬报到原先的干净状态；在工业出产中，咱们接头化学试剂、喷砂等本事，去除铁板上的锈蚀、管说念里的混浊物，使其酬报领先的状态。

清洗的风趣是不言而谕的。在日常糊口中，清洗不错栽培卫生标准，利于东说念主体健康，保护糊口环境，栽培物体外不雅的价值，从而提妙手们糊口质料。工业清洗的风趣则更多，主要体现时以下几个方面：

1.改善开导外不雅，净化好意思化环境。

2.去除污渍污垢，保管日常出产。

3.扩大运行周期，蔓延开导寿命。

4.栽培出产才调，栽培产品性量。

5.减少动力耗尽，镌汰出产资本。

6.减少出产事故，故意东说念主体健康。

一言以蔽之，清洗的主义便是去除混浊物，酬报物体正本面孔，栽培出产效果，保抓环境洁净。

是以，清洗对于东说念主类的出产糊口是不成或缺的，不休发展清洗本事，可造福东说念主类。在接下来的执行中，咱们将长远酌量一种绿色、高效的清洗本事——激光清洗。

传统清洗本事：效果与环保的逆境

清洗本事多各类种，阐发清洗旨趣，不错分为物理清洗和化学清洗（生物清洗也可归类于化学清洗）本事。

1.物理清洗本事

顾名念念义是期骗物理旨趣，如力、热、光、电等，从待清洗物体名义去除混浊物。它具有安全、无腐蚀的优点。举例，咱们用毛巾洗脸便是最肤浅的物理清洗。在工业上，传统的物理清洗本当事人要有：喷砂、高压水、干冰、电磁波以及超声波。

2.化学清洗本事

化学清洗本事则是采选化学溶剂通过化学反映，使得混浊物被清洗掉。它具有快速、高效、资本低等优点。比如，咱们用肥皂洗穿戴，就属于化学清洗。常用的化学清洗法式有：化学试剂清洗、电化学瓦解清洗、微生物清洗，等等。

然而，传统的物理和化学清洗法式也存在显然的不及，举例，化学试剂清洗可能会对物体带来侵蚀，还会产生大批废液，对环境形成混浊；而机械打磨时产生的粉尘会迷漫在车间，还会产生杂音，影响工东说念主健康。

濒临这些问题，咱们不禁要问，清洗一定要以环境混浊动作代价吗？固然不是！科学家们正积极研发一种新的清洗本事——激光清洗本事，它被誉为“21 世纪的绿色清洁本事”。

激光清洗的发祥：一次无意的发现

谈到激光，群众并不生疏。然而，将激光用于清洗的奇妙想法，却源于一个无意的发现。

1965 年，诺贝尔奖赢得者 Arthur Schawlow 发现，用脉冲激光映照油墨印刷的纸张时，纸张名义的墨迹会蓦然汽化消散，而纸张基底不受毁伤，如图 1 所示。基于这一表象，他初度提倡了“激光擦”(laser eraser)的主见。

图1 激光擦——激光映照去除墨迹（图片起原：参考文件[1]）

1969 年，在加州大学伯克利分校的空间科学实验室，贝德尔（S. M. Bedair）等东说念主，在好意思国宇航局（NASA）刘易斯接头中心的接头名目中，尝试用激光拆除镍材料名义的氧和硫混浊，他们构建了表面模子，并分析了激光清洗的优点和不及。

接着，激光清洗在文物保护中初始裸露武艺。阿斯慕斯接头团队在 1973 年的一个海外会议上报说念了他们用激光清洗艺术品的实验。而后，他们对石雕、壁画、古建筑物等文物和艺术品进行了激光清洗，长远接头了激光清洗前后的文物形容和名义属性的变化。现时，激光清洗文物仍是成为文物援救和保护的一个相称伏击的妙技。

1987 年 7 月 2 日，扎普卡在德国苦求了第一个对于激光清洗的专利 EP0297506A。同庚，苏联科学家彼得洛夫课题组率先发表了激光清洗物体名义微粒的论文，这是公认的第一篇激光清洗微粒方面的论文。该论文的作家之一 Prokhorov 是激光规模的前驱，他于 1964 年因为激光方面的首创性责任和杰出孝敬，与汤斯、巴索夫共同赢得了诺贝尔物理学奖。

而后，激光清洗在除漆除锈、拆除电子清醒板、模具等方面得到了接头和应用，好意思国和欧洲国度在激光清洗方面一直走在前方。如今，激光清洗仍是用于机械、化工、微电子与文物保护等繁多行业。

激光清洗的“奥秘火器”：

聘用性收受与瞬时调遣

那么激光是若何收场擦除和清洗的呢？其中枢在于材料的聘用性收受和能量的瞬时高效调遣。主要历程如下：

精确的能量送达（“激光枪”辐照“光枪弹”）：激光器产生一束高亮度、标的性好和特定波长的关联光，映照混浊物名义。这就像无数高能量的“光枪弹”击中了决策。

聘用性收受（混浊物“馋嘴”，基体材料“挑食”）：对于不同波长的光，不同物资的收受进度存在各异。咱们选用容易被混浊物收受，而基体材料不易收受的激光波前途行清洗。不错形象地贯穿为，咱们聘用性地“投喂”一些混浊物爱吃的“光枪弹”，而基体材料对这些“光枪弹”不感好奇，险些不收受。这样，激光能量主要被混浊物收受，而基体材料险些不受毁伤。

能量的瞬时调遣（“光枪弹”变“热炸弹”）：混浊物收受的“光枪弹”在极短的期间（往往是纳秒、皮秒以致飞秒量级）内，通过光热效应蓦然调遣为热能。这导致混浊物温度急剧升高。

混浊物的去除（被高温或爆破力“斥逐”）：在这出乎意想的高温下，混浊物将无法相识存在，同期或先后发生如图 2 所示的几种变化：

1. 瓦解或挥发：当激光能量满盈高时，混浊物的温度将高出其瓦解柔顺化温度，变成蒸汽或瓦解气体飘走。这是最主要的去除式样。

2. 热扩张引导的倾圯和喷射：极高的升温速度会导致混浊物里面产生强劲的温度梯度，使得漆层里面产生极大的热应力。这种热应力导致混浊物剧烈扩张，蓦然倾圯成眇小的颗粒并喷射出去。

3. 界面剥离衰败：当混浊物层较薄时，“光枪弹”概况穿透混浊物到达其与基体材料的界面处。二者的显耀热扩张统共的各异导致在界面处产生强劲的热应力。这将导致混浊物层以相对较大的碎屑或薄片时势从基材名善举座剥落。

图2 激光清洗的旨趣闪现图（图片起原：作家供图）

激光清洗：从工业到文物的“多面手”

激光清洗凭借“无混浊、高精度、不伤基体、易自动化”的上风，正越来越多地在工业应用中赢得心疼，现时已在繁多规模一展武艺。

1.芯片行业

在指甲盖大小的芯片上，密密匝匝胪列着数十亿个晶体管。激光清洗就像拿着光作念的“纳米橡皮擦”，能精确擦除 0.1 微米级的灰尘颗粒（特殊于头发丝的百分之一粗细）。这大大栽培了芯片的良品率和可靠性。特殊是现时流行的 3D 芯片封装（把几层芯片像搭积木同样叠起来），结构相称复杂，激光清洗更是成了必不成少的“清洁众人”。

2.交通行业

飞机、汽船、火车等交通用具在使用一段期间后，油漆层和基体材料会轻易，以致被腐蚀。为了确保安全，需要如期清洁和调理。然而，传统的化学清洗混浊环境且容易腐蚀基体，机械打磨也容易毁伤基体。现时，激光清洗已在大批飞机、汽船、火车等交通用具的激光清洗接头和初步应用中展现出强劲后劲。

图3 ARLCRS对F-16构兵机进行激光除漆（图片起原：参考文件[2]）

3.文物清洗规模

现时时用的文物清洗法式主要有：刮、擦、刷、超声波等物理法式，以及化学试剂擦抹等化学法式。这些清洗法式对文物齐有一定的毁伤。而有些文物，如丝绸、纸张等，以致于无法使用这些法式进行清洗。超短脉冲激光却能精确地剥离名义的污垢层，且不毁伤脆弱的基体材料（如神采、纸张纤维、大理石等）。故宫、敦煌接头院这些看管国宝的“大内高手”们，仍是用它顺利让很多宝贝重现光彩了！

激光之光，点亮洁净往常

激光清洗本事，这把高效的“光之扫帚”，不仅带来了清洁式样的翻新，更是咱们追求可抓续发展、成就美艳家园的有劲用具。它显耀减少了传统清洗式样带来的水混浊、空气混浊和化学混浊风险，实简直在地匡助咱们领有愈加洁净、健康的糊口和责任环境。

跟着本事的不休训练和普及，激光清洗将在看管蓝天、碧水、净土的说念路上，上演越来越伏击的变装，让“洁净”成为咱们环境更赫然的底色。

参考文件

[1]A.Schawlow, Lasers: The intense, monochromatic, coherent light from these new sources shows many unfamiliar properties, Science, 149(3679) (1965) 13-22.

[2]Z. Liu,J.Cheng, Z.Li, et al, Removal of composite coating from 2024 aluminum alloy surface by CO2 laser cleaning, Electroplating & Finishing, 40(12)(2021) 974-979.

操办制作

出品丨科普中国

作家丨宋峰 南开大学物理科学学院训诫

林德惠 南开大学物理科学学院硕士接头生

监制丨中国科普博览

责编丨张一诺

审校丨徐来、张林林