“抽刀斷水” 我學者以光為“刀”切割雕刻液體
“抽刀斷水” 我學者以光為“刀”切割雕刻液體
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科技日報成都12月23日電 (陳科 羅洪焱)電子科技大學官網23日發布消息稱,該校基礎與前沿研究院王志明教授攜手合作團隊,通過系統性研究液面的光致變形現象,實現了光熱毛細作用下液體發生宏觀形變,并被切割、雕刻出任意圖形。相關成果發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生壓力,使物體變形。但若要使水面發生形變,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其表面變形。試驗發現,在波長532納米、功率1瓦的連續激光照射下,厚度1毫米的磁流體會發生強烈變形甚至破裂現象。同時激光波長越短,光吸收越強,局部加熱效應更加明顯,從而使得表面變形越快。
研究團隊還發現,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流動,該對流現象也證實,激光誘導的熱毛細作用是液體形變過程中的主要驅動力。
該實驗團隊研究人員林峰說,實驗結果表明,液體的表面凹陷程度會隨著表面張力溫度系數成比例增加,同時液體的厚度也會增加凹陷程度。“該成果全面分析了光誘導表面變形的基本機制,證實了通過對液體的相關物理特性進行優化,可以用光操控液面形變、生成各種圖案,甚至驅動液滴。”他說。
(責任編輯:歐云海)