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
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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 。
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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