1.2  激光冲击波技术在加工领域中的应用

自从第一台激光器问世以来，激光技术广泛应用在各个领域，其中包括加工、医疗、通信等领域。尤其是在加工领域得到飞速的发展，其应用范围广，加工精度高，工艺灵活，质量好，易于控制，比较容易实现智能加工和柔性加工。激光技术可以解决一些用一般方法所不能解决的问题，被誉为“未来制造领域的共同加工手段”。材料加工领域主要就是利用激光冲击波技术，下面我主要介绍三种利用冲击波技术的加工方式，即激光冲击成形、激光冲击强化和激光喷丸成形[2]。文献综述

1.2.1  激光冲击成形技术

激光冲击成形是利用激光与物质间的相互作用所产生的等离子体后形成的冲击波使材料发生变形的成形方法[3]，其成形如图1.1所示。激光冲击成形的特点为：完成塑性变形快，应变率高，成形不需外力，无需模具，变形压力高等。

图1.1 激光冲击成形示意图

1.2.2  激光冲击强化技术

激光冲击强化技术是利用短脉冲高功率密度激光产生的冲击波来改变材料表面的物理特性以及机械性能的一门技术，图1.2为激光冲击强化示意图。激光冲击强化的特点为[4]：冲击压力高，能精确控制和定位传统工艺所不能加工的部位，无机械损伤，无热应力损伤等。

图1.2 激光冲击强化示意图

1.2.3  激光喷丸成形技术

激光喷丸成形技术是利用高功率激光与物质间的相互作用所产生的冲击波压力在材料表面上产生应力使材料变形的方法，其成形如图1.3所示。激光喷丸成形的特点为[5]：成形精确可控，清洁、方便，成形后工件表面质量高，成形曲率高。

图1.3 激光喷丸成形示意图 

1.3  激光冲击波技术用于生物医学上的研究现状

激光冲击波技术在生物医学方面的应用研究报道，有涉及治疗膀胱结石和肾结石[6]，基因转染、微射流透皮给药等。

1.3.1  基因转染

基因疗法越来越被人们所重视，这是因为基因疗法或许能够治疗一些传统方法所不能治愈的疾病，例如癌症、遗传性疾病和传染病等。虽然病毒载体因为其高转导效率得到了广泛的应用，但是病毒的应用因为缺乏目标性会引起一些问题。这样，基因转染方法（主要可以分为化学方法和物理方法）已经得到很多专家学者的重视[7][8][9]。

物理方法主要是应用物理或者机械能量瞬时改变目标组织内细胞膜的渗透性，从而提高渗透效率。目前，有报道的物理方法包括基因枪[10][11]、冲击波[12][13]、电穿孔[14]以及声孔效应[15]。激光的应用能提高基因转染，这主要是由于激光能量的可控性，这点已经得到证明[16]。在激光基因转染中，光导纤维可以用来传递能量，也可以用来作为内窥镜和导尿管。在一些激光基因转染研究中，激光直接聚焦在细胞或组织上，细胞膜上会形成一个小孔使外生基因通过小孔进入细胞质中[17][18]。但是这样一个单独的小孔使外生基因流量很低，治疗组织深度同样会被限制。激光直接照射在组织上也能产生冲击波，有报道称，通过纳秒激光产生的冲击波使基因成功输运到活老鼠的皮肤和大脑内[19][20] [21][22]。来~自^优尔论+文.网www.youerw.com/

有研究表明，短脉冲激光产生的冲击力能够促进基因转染。激光冲击波也可叫做压力波或者光机械波。杜卡斯[23]等人在靶细胞或组织上放一个吸收材料，强激光照射在吸收材料上形成冲击波，这样防止激光直接照射在组织或细胞上。在这样的背景下，人们注意到激光冲击波能够提高细胞膜的渗透效率，各种药物分子能够输运到细胞或组织内也已经得到了实现[24]。