新全讯网768866-全讯网22555第一r-夜明珠全讯官网ym02

8月29日，浙江農(nóng)林大學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室戴朝卿教授團(tuán)隊(duì)與加州大學(xué)洛杉磯分校賀曦敏教授團(tuán)隊(duì)合作，在《科學(xué)》發(fā)表了題為《空化發(fā)射》的研究論文。論文首次創(chuàng)新性地提出并驗(yàn)證了一種基于空化效應(yīng)的高效發(fā)射機(jī)制，通過(guò)精確控制液體中氣泡的劇烈潰滅過(guò)程，將傳統(tǒng)上具有破壞性的空化現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為可控、高效的動(dòng)力源，成功實(shí)現(xiàn)了微小型器件的高速跳躍、游泳和精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)，在智能生物技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出重要的應(yīng)用潛力。

“液體中由低壓或高溫誘發(fā)的“空化”常被視為破壞性過(guò)程，但是蘊(yùn)含極高、超快的能量轉(zhuǎn)換潛力，傳統(tǒng)仿生發(fā)射難以精準(zhǔn)控制。若能在液體中抑制相變直至逼近穩(wěn)定性極限，讓液體中的“類(lèi)孤子”蒸汽泡在失穩(wěn)后劇烈坍塌，就能瞬時(shí)輸出超高功率與沖擊壓力，從靜止將裝置“猛然打響”，這正是“以空化發(fā)動(dòng)”的發(fā)射新范式，這可為后續(xù)森林食品的種苗培育與利用提供驅(qū)動(dòng)手段，為仿生智能農(nóng)林裝備提供技術(shù)和理論支撐?！闭撐耐ㄓ嵶髡叽鞒涓嬖V《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

該項(xiàng)研究的各項(xiàng)性能指標(biāo)較現(xiàn)有技術(shù)提升2–3個(gè)數(shù)量級(jí)，重新設(shè)定了微尺度運(yùn)動(dòng)的性能極限。該研究不僅解決了空化領(lǐng)域長(zhǎng)期存在的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，更建立了一種全新的微操控物理范式：實(shí)現(xiàn)了空化行為從隨機(jī)、破壞性到可控、動(dòng)力性的轉(zhuǎn)變；將空化效應(yīng)成功拓展至微尺度精準(zhǔn)操控領(lǐng)域；構(gòu)建了多場(chǎng)耦合的理論與實(shí)驗(yàn)框架；完成了從定性描述到定量預(yù)測(cè)的跨越。這一突破從基礎(chǔ)研究角度極大的推動(dòng)了空化物理的發(fā)展，為森林食物生物制造的智能化升級(jí)提供了全新的技術(shù)路徑與理論支撐。

同時(shí)，該研究成果還在理論上取得三項(xiàng)重要突破：建立了光控空化的定量預(yù)測(cè)模型，可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)不同材料與液體環(huán)境中的空化閾值和能量輸出；提出空化能量調(diào)控理論，通過(guò)激光強(qiáng)度、光斑位置和照射時(shí)間等參數(shù)的精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)微牛至毫牛量級(jí)的力輸出和運(yùn)動(dòng)方向控制；發(fā)展多物理場(chǎng)耦合數(shù)值方法，將光熱效應(yīng)、相變過(guò)程、流體動(dòng)力學(xué)和固體力學(xué)統(tǒng)一于同一框架，完成全過(guò)程的高精度模擬。

論文第一作者、浙江農(nóng)林大學(xué)王大磊副教授表示，“在應(yīng)用上，我們創(chuàng)新地實(shí)現(xiàn)空化播種酢漿草種子、變色龍捕食過(guò)程，這種高度的普適性為跨領(lǐng)域應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)?！?/p>

浙江農(nóng)林大學(xué)森林食物資源挖掘與利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為該論文第一單位和通訊作者單位。浙江農(nóng)林大學(xué)王大磊副教授、加州大學(xué)洛杉磯分校博士研究生劉梓虓、浙江農(nóng)林大學(xué)光學(xué)工程碩士研究生趙鴻萍和秦?zé)ㄆ鏋楣餐谝蛔髡?，浙江農(nóng)林大學(xué)劉威副教授、安徽工業(yè)大學(xué)王丹副教授、浙江農(nóng)林大學(xué)周?chē)?guó)泉教授、加州大學(xué)洛杉磯分校賀曦敏教授以及浙江農(nóng)林大學(xué)戴朝卿教授為通訊作者。

此研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江農(nóng)林大學(xué)科研發(fā)展基金項(xiàng)目等多項(xiàng)基金資助。

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/8/550556.shtm 《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：2025.9.1