Near-infrared-laser-navigated dancing bubble within water via a thermally conductive interface

气泡 水下 微流控 马朗戈尼效应 激光器 千分尺 材料科学 平面的 导电体 纳米技术 光学 机械 物理 计算机科学 地质学 对流 海洋学 计算机图形学(图像) 复合材料
作者
Man Hu,Feng Wang,Li Chen,Peng Huo,Yuqi Li,Xi Gu,Kai Leong Chong,Daosheng Deng
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:13 (1) 被引量:17
标识
DOI:10.1038/s41467-022-33424-4
摘要

Precise manipulation of droplets or bubbles hosts a broad range of applications for microfluidic devices, drug delivery, and soft robotics. Generally the existing approaches via passively designing structured surfaces or actively applying external stimuli, inherently confine their motions within the planar or curved geometry at a slow speed. Consequently the realization of 3D manipulation, such as of the underwater bubbles, remains challenging. Here, during the near-infrared-laser impacting on water, by simply introducing a thermally conductive interface, we unexpectedly observe a spontaneously bouncing bubble with hundreds-of-micrometer diameter at tens-of-Hertz frequency. The unique formation of temperature inversion layer in our system generates the depth-dependent thermal Marangoni force responsible for the bouncing behavior. Both the scaling analysis and numerical simulation agree with observations quantitatively. Furthermore, by controlling the navigation speed of the laser beam, the bubble not only shows excellent steerability with velocity up to 40 mm/s, but also exhibits distinctive behaviors from bouncing to dancing within water. We demonstrate the potential applications by steering the bubble within water to specifically interact with tiny objects, shedding light on the fabrication of bubble-based compositions in materials science and contamination removal in water treatment.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
张佳伟发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
医者完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
西瓜刀发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
周轩发布了新的文献求助10
5秒前
Crane发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
8秒前
8秒前
8秒前
小马甲应助下次一定采纳,获得10
8秒前
小二郎应助jg采纳,获得10
9秒前
9秒前
12秒前
13秒前
13秒前
13秒前
茹茹发布了新的文献求助10
14秒前
一号位完成签到,获得积分20
14秒前
聆听发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
能干彤完成签到,获得积分10
15秒前
越旻发布了新的文献求助10
17秒前
下次一定发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
laifeihong发布了新的文献求助50
19秒前
Jessica完成签到,获得积分0
19秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
19秒前
出其东门完成签到,获得积分10
19秒前
核动力驴应助霍元甲采纳,获得10
20秒前
上官若男应助霍元甲采纳,获得10
20秒前
Mida应助开花不铁树采纳,获得10
23秒前
打打应助chemlink采纳,获得10
26秒前
26秒前
鱻雩关注了科研通微信公众号
28秒前
细心的思远完成签到,获得积分20
29秒前
爆米花应助ap2010采纳,获得30
29秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
化妆品原料学 1000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 1000
The Political Psychology of Citizens in Rising China 600
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5633845
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4729625
关于积分的说明 14986791
捐赠科研通 4791677
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2558987
邀请新用户注册赠送积分活动 1519408
关于科研通互助平台的介绍 1479690