创新点：

光照射表面时，由光子动量变化引起的力称为光压，光压通常太小，难以实际应用。华北电力大学徐进良教授团队首次提出间接光压概念，采用527 nm脉冲激光照射纳米流体，成功研制出具有往复运动特征的气泡热机，激光诱导的气泡加速度比重力加速度大3到4个量级，获得了2.7~457.9 mm的气泡活塞行程。

关键词：Small，间接光压、气泡热机、光流控

分类：光学、能源、表面与界面、软物质、纳米、热机、光流控

我们乘坐的汽车由发动机驱动，发动机与人类生活密切相关。像心脏驱使全身血液流动一样，作为动力源头，微发动机大有用武之地，光驱人工智能机器人、将药物输送到人体病变部位、强化多股流体混合及化学反应、光流体器件（光控泵、阀等）、调控太阳能系统的气泡动力学等都是微发动机应用的场景。

万物生长靠太阳，光具有非接触、无污染等优点，对周围环境不产生电磁干扰。然而，光驱发动机的研制并非易事。光照射表面时，“光颗粒”动量变化产生的力称为光压，光压太小，使其应用受到很大限制。有科学家进行了光压驱动液-液界面的实验，表明光压只能驱动表面张力小于10^-7 N/m的表面变形，该表面张力比水小9个量级。

为解决传统光压太小的问题，华北电力大学徐进良教授团队从理论上提出了间接光压的概念。光照射纳米流体时，由于纳米材料等离激元共振效应强化了光能吸收，产生气泡，当气泡尺寸大于光波波长时，光线在气泡表面传播遵循几何光学原理，产生折射和反射现象，气泡被分成向阳面和背阳面。向阳面液体蒸发比背阳面快，气泡膨胀引起气液介质间的动量交换，气泡表面受到指向中心的力。在与光线传播垂直的方向，蒸发动量力相互抵消，合力为0；沿光线传播方向，气泡不均匀膨胀产生了净合力。产生动量交换的介质是气液流体，不是“光颗粒”，因而光致气泡生长产生的力称为间接光压。传统光压与光强成线性关系，而间接光压与光强的二次方成正比，表明间接光压对光强变化具有很好的敏感性，为其应用提供了便利。

    徐进良教授团队在Small发表的论文(Yan et al., Small 2020, 2001548: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202001548)给出了间接光压的理论表达式，提出了3个新的无量纲准则数，以表征间接光压相对于其它力的重要性。当气泡直径处于一定范围内，间接光压比气泡受到的其它力都大。脉冲激光垂直向下照射纳米流体时，已观测到气泡永远停留在水面下，从不溢出水面，打破了开式系统中气泡必须溢出水面的限制，该发现促使了光致气泡发动机的诞生。在脉冲激光ON阶段，间接光压为气泡提供了比重力加速度大3到4个量级的加速度，使气泡快速冲向水面深处，在激光OFF阶段，由于间接光压的瞬时撤销，气泡上浮。脉冲激光维持了气泡的往复运动，类似于活塞在气缸中的往复运动，光致气泡发动机为光流体的应用打开了广阔的空间。