Desenvolvimento de um sistema óptico para microperfuração de materiais cerâmicos,metálicos e poliméricos utilizando laser nanopulsado de Nd:YAG

• Autor(a) principal: João Sergio Fossa
• Data de Publicação: 2007
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://doi.org/10.11606/D.88.2007.tde-19082015-114631

Neste trabalho foi desenvolvido e caracterizado um aparato óptico para geração de padrões de perfurações em escala micrométrica em diversas classes de materiais. Este sistema, fundamentado nas técnicas de percussão e trepanação, foi acoplado a um laser industrial nanopulsado de Nd:YAG operando em 532 nm. Sua viabilidade foi analisada em amostras de alumínio metálico, cerâmica de α−alumina, poli(cloreto de vinila) (PVC) e silício cristalino. Verificou-se que as melhores condições para a obtenção de microperfurações de precisão são proporcionadas pelo método de trepanação assistido por um alto fluxo de ar. Micrografias eletrônicas comprovaram que estes parâmetros resultam em microperfurações simétricas, precisas e, geralmente, desprovidas de rebarbas. Suas dimensões, comparadas ao método de percussão, são evidentemente superiores devido à maior quantidade de material processado nesta técnica. Verificou-se que os diâmetros de microperfurações por percussão variaram de 25 a 200 µm enquanto que pelo método de trepanação estes resultados foram de aproximadamente 50 a 240 µm, dependendo das propriedades do material e da fluência aplicada. Um estudo sobre a velocidade de perfuração em função da fluência incidente comprovou a alta dependência da taxa de ablação com relação às propriedades térmicas e ópticas dos materiais. A análise de secções retas transversais em microperfurações obtidas por percussão e trepanação também indicou a formação de deformações internas em materiais com baixas velocidades de perfuração, tais como alumínio metálico e α−alumina. Esse fenômeno está diretamente associado ao plasma formado no interior de algumas microcavidades, sobretudo pelo método de trepanação sob baixos regimes de fluência. Estudos da região termicamente afetada em silício cristalino por espectroscopia micro−Raman também indicaram a ausência de tensões induzidas por ambas as técnicas empregadas e evidências de transições cristalinas entre a fase cúbica do diamante (Si−I) e hexagonal compacta (Si−IV); as quais foram mais pronunciadas em altos regimes de fluências. De maneira geral estes resultados contribuíram para a comprovação da eficiência e viabilidade do sistema desenvolvido e para a caracterização de microperfurações de precisão em materiais metálicos, cerâmicos e poliméricos