在光透過性的流體介質(zhì)中添加具有高光響應(yīng)特性的納米顆粒,可以形成光驅(qū)動納米流體,實(shí)現(xiàn)對光能的高效利用.本文針對光驅(qū)納米流體流動行為開展實(shí)驗(yàn)觀察和理論分析研究,這是實(shí)現(xiàn)光驅(qū)納米流動精確調(diào)控的理論基礎(chǔ).首先利用粒子圖像測速技術(shù)對液滴中直徑為300 nm的Fe₃O₄顆粒在不同光源照射下受Marangoni效應(yīng)誘導(dǎo)的運(yùn)動進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)觀測,研究光能向動能的高效轉(zhuǎn)化機(jī)制.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)顆粒濃度大于臨界數(shù)密度時(shí),可誘導(dǎo)出垂向具有對稱結(jié)構(gòu)的渦,在液滴底部顆粒由四周向中心運(yùn)動,頂部則由中心向四周運(yùn)動,光源頻率和顆粒數(shù)密度是這一過程的主導(dǎo)因素.隨后,針對光強(qiáng)高斯分布的紫外光驅(qū)動下大顆粒數(shù)密度、特征流速約mm/s的光驅(qū)納米流體,通過Stokes方程和表面張力梯度邊界條件實(shí)現(xiàn)了其流場分布的解析求解,理論獲得的流場分布解析解與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果保持一致,證實(shí)定量理論分析的有效性.最后,討論了引入表面張力與在液滴底部引入表面壓力及體相中集中引入光輻射力的不同驅(qū)動模式之間的相關(guān)性.這一研究成果為光微流控系統(tǒng)中流動行為的精確調(diào)控及光能的高效轉(zhuǎn)化等提供了理論支持. 

【文章來源】：物理學(xué)報(bào). 2020,69(06)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3204426