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通过双气泡激光诱导空化微射流实现软材料穿孔

DOI:10.1063/5.0007164 期刊:Physics of Fluids 出版年份:2020 更新时间:2025-09-23 15:19:57
摘要: 通过研究两个相互作用激光诱导空化气泡产生的射流,优化了该技术用于软材料微尺度靶向的方法。双气泡微射流具有高度可控性,在需要最大限度降低消融或热损伤风险的应用中(如软生物结构),其配置优势优于单气泡方案。本研究将双气泡射流作用于琼脂凝胶仿生皮肤模型以探索微尺度注射应用,并针对软石蜡材料量化双气泡相较于单气泡射流的靶向效能。双气泡过程中产生的急剧拉伸效应形成快速聚焦的射流,平均速度达Ujet = 87.6 ± 9.9 m/s。作用于琼脂时,每次后续射流的穿透深度增加约250微米,注入量提升5纳升——该效果无需采用现有无针激光注射系统中的定制微喷嘴即可实现。在软石蜡中,双气泡射流虽与单气泡射流穿透深度相当,但在3倍目标距离下损伤面积减少约45%。因此双气泡射流能实现更小作用范围与更大靶向距离,有望降低附带热损伤及强冲击波压力的影响。
作者: V. Robles,E. Gutierrez-Herrera,L. F. Devia-Cruz,D. Banks,S. Camacho-Lopez,G. Aguilar
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研究概述 实验方案 设备清单

研究某种特定草药对特定疾病的治疗效果。

双气泡喷射(DBJ)在实现相同穿透深度时,相比单气泡喷射(SBJ)具有更安全的操作距离和更小的表面损伤优势。该技术展现出无针注射的应用潜力,但需进一步研究以优化注射效率并完全阐明其作用机理。

该研究的局限性在于实验装置无法完全理解蒸汽卷吸进入已形成空腔的过程,以及相对气泡比例、溶液表面张力和粘度对渗透长度的影响。

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