毛细作用|“抽刀断水” 我学者以光为“刀”切割雕刻液体
“抽刀断水” 我学者以光为“刀”切割雕刻液体
最新发现与创新
科技日报成都12月23日电 (陈科 罗洪焱)电子科技大学官网23日发布消息称 ， 该校基础与前沿研究院王志明教授携手合作团队 ， 通过系统性研究液面的光致变形现象 ， 实现了光热毛细作用下液体发生宏观形变 ， 并被切割、雕刻出任意图形 。 相关成果发表在国际顶级科研期刊《今日材料》上 。
光在物体上反射时会产生压力 ， 使物体变形 。 但若要使水面发生形变 ， 往往需要峰值功率达到千瓦级别的脉冲激光 ， 且形变通常微不可察 。 为使液体表面发生明显形变 ， 研究团队以光吸收能力较强的磁性液体——铁磁流体作为实验对象 ， 并分别使用了3种不同波长但功率相同的激光诱导其表面变形 。 试验发现 ， 在波长532纳米、功率1瓦的连续激光照射下 ， 厚度1毫米的磁流体会发生强烈变形甚至破裂现象 。 同时激光波长越短 ， 光吸收越强 ， 局部加热效应更加明显 ， 从而使得表面变形越快 。
研究团队还发现 ， 一旦激光束与液体失去直接接触 ， 辐射压力就会消失 ， 磁性液体层上表面的流体快速从激光照射点向外流动 ， 而底层液体则朝着光束中心向内流动 ， 该对流现象也证实 ， 激光诱导的热毛细作用是液体形变过程中的主要驱动力 。
【毛细作用|“抽刀断水” 我学者以光为“刀”切割雕刻液体】该实验团队研究人员林峰说 ， 实验结果表明 ， 液体的表面凹陷程度会随着表面张力温度系数成比例增加 ， 同时液体的厚度也会增加凹陷程度 。 “该成果全面分析了光诱导表面变形的基本机制 ， 证实了通过对液体的相关物理特性进行优化 ， 可以用光操控液面形变、生成各种图案 ， 甚至驱动液滴 。 ”他说 。
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