• Meccanismo di pulizia a secco: l'ablazione termica è il meccanismo principale. Quando l'energia laser agisce sul film di ossido, la superficie assorbe una grande quantità di energia, modificando il meccanismo di ablazione in base all'intensità energetica e formando diverse morfologie superficiali. A bassa energia, il film di ossido viene rimosso parzialmente con aree di rifusione minime; a energia moderata, il film di ossido viene rimosso completamente con danni trascurabili; ad alta energia, sebbene il film di ossido venga rimosso, si verificano danni significativi al substrato, con la formazione di strutture superficiali a forma di cresta.
• Meccanismo di pulizia a umido: a basse densità di energia, il meccanismo principale è rappresentato dalle onde d'urto indotte dal laser; ad alte densità di energia, predominano l'ablazione termica e l'esplosione di fase. Durante la pulizia, il rapido raffreddamento e riscaldamento della lega di titanio formano una lega di titanio martensitica. Quando la densità di energia raggiunge un valore specifico, la superficie si trasforma in una superficie nanostrutturata e sporgente, che riveste grande importanza per le successive applicazioni dei materiali in lega di titanio.

Treno ad alta velocità: verniciatura su carrozzerie in lega di alluminio

• Vernice sottile (spessore ≤ 40 μm): le sorgenti luminose laser con lunghezze d'onda a basso tasso di assorbimento della vernice ottengono risultati migliori tramite vibrazione termica.
• Vernice spessa: sono necessarie sorgenti luminose laser con lunghezze d'onda ad alto tasso di assorbimento della vernice, che utilizzano un meccanismo di ablazione per la rimozione.
• Rimozione della vernice rossa: il principale meccanismo di rimozione della vernice rossa è la vibrazione. Durante la pulizia, l'energia laser penetra nel substrato e lo stress termico generato dall'aumento della temperatura del substrato provoca il distacco della vernice. L'intero strato di vernice può essere rimosso, lasciando una morfologia reticolata e porosa di vernice residua sulla superficie della lega di alluminio.
• Rimozione della vernice blu: a parità di energia laser, la vernice blu raggiunge una temperatura più elevata rispetto alla vernice rossa, ma induce una minore sollecitazione termica sul substrato. Quando la temperatura della vernice raggiunge il punto di ebollizione, essa viene rimossa per evaporazione, accompagnata da meccanismi combinati quali delaminazione, combustione e shock da plasma.

Navi: ruggine sulle superfici dello scafo in acciaio ad alta resistenza

• Pulizia a secco per la rimozione della ruggine: il principale meccanismo di rimozione della ruggine durante la pulizia a secco degli scafi in acciaio ad alta resistenza è la vaporizzazione del film di ossido in seguito all'assorbimento di energia. La forza di reazione verso il basso generata durante la vaporizzazione degli ossidi superficiali contribuisce a rimuovere i film di ossido più spessi.
• Rimozione della ruggine mediante laser con l'ausilio di un film liquido: il meccanismo principale consiste nell'esplosione di fase delle goccioline di liquido in seguito all'assorbimento di energia, che genera forze d'impatto per rimuovere gli strati di ruggine. L'ebollizione esplosiva del film liquido potenzia l'effetto del meccanismo di esplosione di fase sulla rimozione della ruggine, consentendo una migliore rimozione degli strati di ossido superficiali, ma rendendo più difficile l'eliminazione degli ossidi profondamente incorporati. Diversi meccanismi di rimozione dello strato di ruggine influenzano il flusso del metallo fuso superficiale: la spinta laterale derivante dall'esplosione di fase favorisce il flusso dello strato fuso per una superficie più piana, mentre il vapore di ossido derivante dalla vaporizzazione impedisce al metallo liquido di riempire le cavità.

Ambiente marino: microrganismi marini su superfici in lega di alluminio

• Parametri del laser ed effetti di pulizia: i laser con larghezza di impulso ridotta e potenza di picco elevata consentono di ottenere risultati di pulizia eccellenti contro i microrganismi marini sulle superfici in lega di alluminio.
• Meccanismo di rimozione dei microrganismi: i meccanismi di rimozione laser per lo strato di sostanza polimerica extracellulare (EPS) e per i substrati di cirripedi sono, rispettivamente, la vaporizzazione per ablazione e lo stripping tramite onde d'urto. Le singole catene di macromolecole microbiche si rompono durante l'assorbimento multifotonico, decomponendosi in un gran numero di atomi. Grazie all'azione combinata delle onde d'urto al plasma e dei meccanismi di ablazione, i microrganismi marini vengono rimossi efficacemente.
• Per le sostanze organiche come vernici e microrganismi marini: a basse densità di energia laser, gli effetti fotochimici rompono i legami chimici, provocando deterioramento, scolorimento o perdita di attività. Con l'aumentare della densità di energia, si verificano fenomeni come ablazione, vaporizzazione, fiamme di combustione e shock da plasma. Per le sostanze inorganiche come pellicole di ossido e ruggine: a basse densità di energia non si verificano cambiamenti; ablazione e vaporizzazione compaiono con l'aumentare dell'energia.

• Pulizia laser dei beni culturali

  I laser pulsati svolgono un ruolo cruciale nella conservazione del patrimonio culturale, soddisfacendo i requisiti di pulizia non distruttiva e di alta precisione per reperti culturali come manufatti in pietra, in carta e in metallo.