电子科技大学学者发现激光驱动流体新技术 研究

电子科技大学学者发现激光驱动流体新技术 研究

时间:2020-01-09 04:17 作者:admin 点击:
阅读模式 电子科技大学学者发现激光驱动流体新技术 研究论文登上Science子刊

四川在线

发布时间:17-10-12 18:20 四川日报网络传媒发展有限公司

四川在线消息(记者 钟帆 实习生 曾婕)如何有效地利用激光驱动宏观物体运动,一直是困扰科学研究界的一项重大难题。近期,电子科技大学基础与前沿研究院王志明教授团队与来自河南工程学院、美国休斯顿大学、美国哈佛大学、美国普渡大学等国内外高校的合作者提出了一种全新的光流体学机理,并成功地用脉冲激光在纯水中实现持续高速的水流喷射。该方法仅需使用简单且廉价的装置,即可实现激光对流体的高效驱动,成功地克服了激光驱动宏观流体运动这一科学技术难题。该项成果的研究论文“Laser streaming:Turning a laser beam into a flow of liquid”(激光流体:把激光束转化成液体流)被选作首页头条文章,在Science子刊《Science Advances》官网报道。

《Science Advances》官网首页报道

简单地说,该技术就是利用激光及相关装置产生超声波,超声波再对液体进行驱动。众所周知,水对激发光的吸收极少。该项研究,则首次发现了一种奇特的光声流体效应。无需任何预先加工,仅适用玻璃比色皿和金纳米颗粒(材料成本小于10元),即可在纳秒脉冲激光照射下,自发形成金属表面等离子体和微米空腔复合结构。该微腔结构巧妙连接光声效应和声波驱动效应,从而在纯水中实现流速高达4厘米/秒、持续时间超小时之久的定向水流喷射,成功地克服了激光驱动宏观流体运动这一科学技术难题。

激光控制水流原理

光致超声和超声驱动水流原理

其实,超声驱动液体流动距离我们生活并不遥远,从工业设备的循环冷却,到超声洗牙和牙龈疾病的根管治疗,再到实验室模拟生物化学反应的微流体芯片,都需要定向驱动的高速水流。和传统的利用机械装置产生超声波来推动液体流动的方式不同,激光驱动流体提供了一种全新的、简单廉价的驱动流体的方式。该技术可以实现微米级别到厘米级别的流体控制,在微流体系统乃至可穿戴便携式医疗设备中得到广泛应用。激光驱动流体的创新的实验发现为微流体系统设计提供了新的驱动方式,促进了新型微流体系统的开发,为我国微流体技术研究追赶世界先进水平做出了巨大推动作用。(图片由电子科大提供)