通过双气泡激光诱导空化微射流实现软材料穿孔

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。