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“抽刀斷水” 我學(xué)者以光為“刀”切割雕刻液體

2021年12月25日09:21 | 來源:科技日報
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電子科技大學(xué)官網(wǎng)23日發(fā)布消息稱,該校基礎(chǔ)與前沿研究院王志明教授攜手合作團隊,通過系統(tǒng)性研究液面的光致變形現(xiàn)象,實現(xiàn)了光熱毛細作用下液體發(fā)生宏觀形變,并被切割、雕刻出任意圖形。相關(guān)成果發(fā)表在國際頂級科研期刊《今日材料》上。

光在物體上反射時會產(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到千瓦級別的脈沖激光,且形變通常微不可察。為使液體表面發(fā)生明顯形變,研究團隊以光吸收能力較強的磁性液體——鐵磁流體作為實驗對象,并分別使用了3種不同波長但功率相同的激光誘導(dǎo)其表面變形。試驗發(fā)現(xiàn),在波長532納米、功率1瓦的連續(xù)激光照射下,厚度1毫米的磁流體會發(fā)生強烈變形甚至破裂現(xiàn)象。同時激光波長越短,光吸收越強,局部加熱效應(yīng)更加明顯,從而使得表面變形越快。

研究團隊還發(fā)現(xiàn),一旦激光束與液體失去直接接觸,輻射壓力就會消失,磁性液體層上表面的流體快速從激光照射點向外流動,而底層液體則朝著光束中心向內(nèi)流動,該對流現(xiàn)象也證實,激光誘導(dǎo)的熱毛細作用是液體形變過程中的主要驅(qū)動力。

該實驗團隊研究人員林峰說,實驗結(jié)果表明,液體的表面凹陷程度會隨著表面張力溫度系數(shù)成比例增加,同時液體的厚度也會增加凹陷程度!霸摮晒娣治隽斯庹T導(dǎo)表面變形的基本機制,證實了通過對液體的相關(guān)物理特性進行優(yōu)化,可以用光操控液面形變、生成各種圖案,甚至驅(qū)動液滴!彼f。

(責(zé)編:鄔迪、軒召強)

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