学川科技新闻_“抽刀断水” 我学者以光为“刀”切割雕刻液体

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  “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。