“抽刀斷水” 我學者以光為“刀”切割雕刻液體

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日發佈消息稱，該校基礎與前沿研究院王志明教授攜手合作團隊，通過系統性研究液麪的光致變形現象，實現了光熱毛細作用下液體發生宏觀形變，並被切割、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，往往需要峯值功率達到千瓦級別的脈衝激光，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，並分別使用了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，而底層液體則朝着光束中心向內流動，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峯説，實驗結果表明，液體的表面凹陷程度會隨着表面張力温度係數成比例增加，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，可以用光操控液麪形變、生成各種圖案，甚至驅動液滴。”他説。