“抽刀斷水” 我學(xué)者以光為“刀”切割雕刻液體
最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新
科技日?qǐng)?bào)成都12月23日電 (陳科 羅洪焱)電子科技大學(xué)官網(wǎng)23日發(fā)布消息稱(chēng)，該校基礎(chǔ)與前沿研究院王志明教授攜手合作團(tuán)隊(duì)，通過(guò)系統(tǒng)性研究液面的光致變形現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了光熱毛細(xì)作用下液體發(fā)生宏觀形變，并被切割、雕刻出任意圖形。相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)科研期刊《今日材料》上。
光在物體上反射時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力，使物體變形。但若要使水面發(fā)生形變，往往需要峰值功率達(dá)到千瓦級(jí)別的脈沖激光，且形變通常微不可察。為使液體表面發(fā)生明顯形變，研究團(tuán)隊(duì)以光吸收能力較強(qiáng)的磁性液體——鐵磁流體作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，并分別使用了3種不同波長(zhǎng)但功率相同的激光誘導(dǎo)其表面變形。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在波長(zhǎng)532納米、功率1瓦的連續(xù)激光照射下，厚度1毫米的磁流體會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈變形甚至破裂現(xiàn)象。同時(shí)激光波長(zhǎng)越短，光吸收越強(qiáng)，局部加熱效應(yīng)更加明顯，從而使得表面變形越快。
研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，一旦激光束與液體失去直接接觸，輻射壓力就會(huì)消失，磁性液體層上表面的流體快速?gòu)募す庹丈潼c(diǎn)向外流動(dòng)，而底層液體則朝著光束中心向內(nèi)流動(dòng)，該對(duì)流現(xiàn)象也證實(shí)，激光誘導(dǎo)的熱毛細(xì)作用是液體形變過(guò)程中的主要驅(qū)動(dòng)力。
該實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)研究人員林峰說(shuō)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，液體的表面凹陷程度會(huì)隨著表面張力溫度系數(shù)成比例增加，同時(shí)液體的厚度也會(huì)增加凹陷程度。“該成果全面分析了光誘導(dǎo)表面變形的基本機(jī)制，證實(shí)了通過(guò)對(duì)液體的相關(guān)物理特性進(jìn)行優(yōu)化，可以用光操控液面形變、生成各種圖案，甚至驅(qū)動(dòng)液滴?！彼f(shuō)。