新一代激光吸收剂 — Ca 掺杂 Bi₂O₃（Ca–Bi₂O₃）

新一代激光吸收剂 — Ca 掺杂 Bi₂O₃（Ca–Bi₂O₃）:高对比、低能耗、耐高温的激光打标/刻蚀添加剂

我们最新开发的激光吸收剂以三氧化二铋（Bi₂O₃）为主相，通过控制性引入钙基形成 Ca–Bi 复合氧化物/相界（如 Ca₂Bi₂O₅ 等）并调控氧空位与局域电子态，从而显著提升在常见打标波长（如 1064 nm / 10.6 μm 等）下的吸收与成色效果。该材料适用于塑料、涂层、油墨与部分高分子基材的激光打标、激光雕刻与激光表面功能化。

为什么选择 Bi₂O₃？它在激光打标中的“工作原理”

已有大量研究与专利证实，Bi₂O₃ 作激光敏感添加剂时的核心机理包括：高效吸收激光能量 → 快速局部升温 → 诱导基材热解/碳化 + Bi₂O₃ 还原为黑色金属铋或形成光学吸收更强的还原产物，从而产生高对比的深色痕迹（即“显色”/“打黑”效果）。这一机制在热塑性聚合物等体系中有明确的实验与机理报道。

简要描述（技术向）：

Bi₂O₃ 粒子在被激光照射时吸收光能并迅速转化为热；

局部高温促进周围有机基材发生热解/炭化（生成碳化物、黑色碳层）；

同时，Bi₂O₃ 在高温/还原性环境（由基材分解产物提供）下可被部分还原成金属 Bi，金属 Bi 或含低价态 Bi 的产物具有更强的宽谱可见—近红外吸收，从而增强显色对比

CaO（氧化钙）掺杂带来的关键改进（机理层面）

我们把 CaO 加入 Bi₂O₃，不是为了简单“稀释”，而是出于可控改变晶相、形成新的 Ca–Bi 相、并调控缺陷与带结构的目的。基于公开文献与相图研究，CaO 与 Bi₂O₃ 能形成稳定的复合相（如 Ca₂Bi₂O₅等），并显著影响 Bi₂O₃ 的光学与热稳定性：

具体机理点（可直接作为软文技术亮点）：

形成异质相 / 界面态，提升光吸收与能量束缚

Ca₂Bi₂O₅/α-Bi₂O₃ 等异质结能在界面处产生局域能级与吸收跃迁，扩大材料对激光波段的吸收范围与效率，从而使同样激光能量下的局部升温更高、显色更明显。

诱导/稳定氧空位与局域电子态，降低有效带隙（红移吸收）

碱土金属氧化物（如 CaO）掺入后会改变 Bi₂O₃ 或其玻璃/陶瓷基体的非桥连氧（NBO）与氧缺陷分布，进而产生更多局域态或氧空位，这些缺陷有助于拓展光吸收（特别是向可见 / 近红外方向），提高对工业常用激光（如 1064 nm）的响应。相关综述与实验研究表明，添加碱土氧化物可降低光学带隙并提高可见—NIR 吸收。

提高热稳定性与控温行为

CaO 的进入可提高材料的玻璃化/热转变温度（或改变烧结/相变行为），使吸收剂在激光瞬时高温下更稳定地发生期望的化学/相变反应（例如受控还原而非完全挥发），从而保证显色一致性与更清晰的边缘。

促进可控还原产物形成，增强“黑度”与对比

Ca–Bi 相界与氧空位有助于在激光瞬时高温/还原局域中更容易形成含低价态 Bi 或分散的金属 Bi 纳米相；这些产物对光子吸收具有较强的宽带吸收，结合周围碳化物共同作用，可显著提升打标的黑度与耐擦性。专利与实验证明，Bi₂O₃ 的部分还原是其显色的核心路径之一

产品优势（面向采购/工程师）

更高的吸收效率 → 更低激光能耗：相同功率下显色更明显，可降低打标能耗或提升速度。

更稳定的显色与更高对比：CaO 调控的相与缺陷带来重复性好、边缘清晰的标记效果。

适配多种基材：对热塑性高分子、常见涂层与印刷墨层效果良好（需按基材配方优化使用量）。

配方灵活：可制成粉末、母粒（masterbatch）或油墨添加剂，便于色浆与注塑工艺接入。

简要应用建议

用量起步：对热塑性薄膜/注塑料做母料时，初始推荐 Bi₂O₃（含 CaO 复合相折算）总体添加量 0.5–3 wt%（视基材和激光波长与功率而定），再调整。

激光参数：常用 Nd:YAG 1064 nm 或 CO₂（10.6 μm）均可测试；通常降低能量密度并提高扫描速度可避免基材烧穿而保持高对比。

后处理：对于要求耐擦拭的应用，可在打标后做轻度封层（透明保护漆）以提升耐候性。

（注：具体工艺参数需做小批量试验并打样验证。）