Учёные научились делать «фонтанчики» с помощью лазеров
Хорошо известно, что конвекция Марангони из области низкого поверхностного натяжения «вдавливает» свободную поверхность жидкости. Инженеры выяснили, что это справедливо только для тонких жидких пленок. Используя лазерный нагрев поверхности, они показали, что в глубоких жидкостях лазерный луч «подтягивает» жидкость над свободной поверхностью, создавая фонтаны различной формы.
Вот наглядный пример эффекта Марангони: насыпьте перца в миску с водой и выдавите каплю жидкого моющего средства (любого — подойдет даже жидкое мыло) в середину той же миски и наблюдайте, как перец быстро разлетается по сторонам миски. Это и есть эффект Марангони.
В нашем же случае эффект Марангони — это вызванные лазером фонтаны жидкости. Это может быть полезно в литографии и трехмерной печати, а также интересно с точки зрения процессов теплопередачи и массопереноса, роста кристаллов, сварки сплавов и приложений адаптивной оптики.
Почему это интересно: о лазерных фонтанах и зависящем от глубины переходе от поверхностного вдавливания к лазерному фонтану никогда не сообщалось в литературе, вероятно, потому, что они не предполагаются никакой существующей теорией.
Учёные использовали маломощный непрерывный лазерный луч — его мощность меньше одного Вт. Это помогло создать неоднородное температурное поле и вызвало эффект Марангони. Чтобы понять различия в деформациях между глубоким и неглубоким слоем жидкости, он изменял толщину слоя жидкости, сохраняя мощность лазерного луча неизменной.
Исследование опубликовано в журнале Materials Today Physics
И пускай эффект Марангони был впервые описан в 1860-х годах, он до сих пор не дает покоя учёным.