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研究人员开始了一个多学科项目，以确定微结构或纳米结构内的空化气泡如何减轻表面侵蚀并提高微流体混合装置的效率，微流体混合设备通常用于快速有效地混合多个样品。
研究结果的潜在应用包括创建更高效和更具弹性的泵送机械，以及实施目前仅用于实验室环境的便携式高精度生物测试。这项研究最近发表在《科学报告》上。
该项目由吉列尔莫·阿吉拉尔（Guillermo Aguilar）博士、詹姆斯（James）和艾达·福赛斯（Ada Forsyth）教授以及德克萨斯A&M大学J·迈克·沃克（J.Mike Walker）66机械工程系系主任领导。
空化——液体中蒸汽气泡的快速形成和坍缩是一个广泛研究的领域。该项目旨在更好地理解空化动力学的基础科学，同时确定潜在的应用。
阿吉拉尔说：“虽然空化现象已经得到了广泛的研究，但空化气泡和射流与微纳米结构和冲击波的相互作用仍然是一个活跃的研究领域。”。“这项研究还可以帮助我们更好地理解和进一步开发新技术，例如通过表面微图案和开发高效微流体混合装置来减轻侵蚀。”
研究人员使用配备有显微镜镜头的高速摄像机以及激光诱导的空化来记录这些微小气泡，这些气泡的大小通常只有一毫米，持续时间只有十分之一毫秒。此外，该项目在整个研究过程中使用了多种不同的激光来实现各种目的，包括飞秒激光在目标表面形成微图案、纳米秒激光诱导空化和连续波激光进行粒子跟踪。
这些方法使该团队能够在微观结构表面捕获气穴，并证明这些气穴如何能够大大减少气穴现象机制造成的侵蚀。同时，微和纳米图案表面附近空化气泡的塌陷增强了相邻流体的混合。
阿吉拉尔说：“我们认为，这项工作有可能成为开发微流体和侵蚀减缓应用的起点。”。“未来，我们可能会有商用微流体设备，使用该技术进行原位、高精度的生物测试，目前仅限于实验室环境。我们还认为，可以实施该技术，使泵送机械工作效率更高，寿命更长，这将转化为成本降低。”
该项目的主要挑战之一是准备工作。在组建团队的过程中，需要多个专业领域的专业知识才能有效地执行该项目，阿吉拉尔表示，机械工程师已经做好了这项工作。
阿吉拉尔说：“这可以说是一个多学科的项目，不仅涉及流体，还涉及光学、光子学和材料科学。”。“作为机械工程师，我们有广泛的知识基础来解决这样的复杂问题。因此，这种多学科研究非常依赖团队合作。”
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