航空航天系邓道盛/胡曼课题组近日报道了光热气泡在正己烷中的三维（3D）周期性轨道运动现象，相关成果以“3D Periodic Orbiting of a Photothermal Bubble”为题发表于国际权威物理学期刊 Physical Review Letters。该研究采用的实验体系是近红外激光透过高导热的蓝宝石玻片体加热正己烷液体，通过两个正交的高速相机观测到了正己烷中光热气泡的3D轨道运动模式，通过理论建模和数值模拟，揭示了正己烷中气泡的3D轨道运动机理是双向光热Marangoni流和驻点流（热浮力流碰撞固壁面形成）协同作用的结果。
气泡在液体中的运动现象在日常生活和工业应用中非常常见，并且这种两相流通常会产生有趣的动力学现象。近年来，由于外部刺激操控的水下气泡在药物输送、光刻、热管理、微组装和微流体芯片等领域有广泛应用，揭示气泡的运动模式与液体的热力学和流体力学特性之间的内在关联，对于理解复杂流动机理和拓展相关气泡技术十分必要，成为研究热点。邓道盛/胡曼课题组前期利用近红外激光对液体介质的体相加热作用，结合固壁面的高效热传导，分别实现了气泡在纯水介质中的一维（1D）垂直弹跳运动和乙醇中的二维（2D）振荡运动模式。
这项研究不仅揭示了光热气泡在不同液体中的复杂物理化学流体动力学，还为气泡介导技术的发展提供了新的视角，例如，在微流体和微操纵领域，可利用气泡的多维度多模式移动操控提高效率。
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https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.134.104004
来源：航空航天系
