8月29日，浙江农林大学全国重点实验室戴朝卿教授团队与加州大学洛杉矶分校贺曦敏教授团队合作，在《科学》发表了题为《空化发射》的研究论文。论文首次创新性地提出并验证了一种基于空化效应的高效发射机制，通过精确控制液体中气泡的剧烈溃灭过程，将传统上具有破坏性的空化现象转化为可控、高效的动力源，成功实现了微小型器件的高速跳跃、游泳和精准运动，在智能生物技术领域展现出重要的应用潜力。

仿生应用。（课题组供图）

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“液体中由低压或高温诱发的“空化”常被视为破坏性过程，但是蕴含极高、超快的能量转换潜力，传统仿生发射难以精准控制。若能在液体中抑制相变直至逼近稳定性极限，让液体中的“类孤子”蒸汽泡在失稳后剧烈坍塌，就能瞬时输出超高功率与冲击压力，从静止将装置“猛然打响”，这正是“以空化发动”的发射新范式，这可为后续森林食品的种苗培育与利用提供驱动手段，为仿生智能农林装备提供技术和理论支撑。”论文通讯作者戴朝卿告诉《中国科学报》。

该项研究的各项性能指标较现有技术提升2–3个数量级，重新设定了微尺度运动的性能极限。该研究不仅解决了空化领域长期存在的基础科学问题，更建立了一种全新的微操控物理范式：实现了空化行为从随机、破坏性到可控、动力性的转变；将空化效应成功拓展至微尺度精准操控领域；构建了多场耦合的理论与实验框架；完成了从定性描述到定量预测的跨越。这一突破从基础研究角度极大的推动了空化物理的发展，为森林食物生物制造的智能化升级提供了全新的技术路径与理论支撑。

同时，该研究成果还在理论上取得三项重要突破：建立了光控空化的定量预测模型，可准确预测不同材料与液体环境中的空化阈值和能量输出；提出空化能量调控理论，通过激光强度、光斑位置和照射时间等参数的精确调控，实现微牛至毫牛量级的力输出和运动方向控制；发展多物理场耦合数值方法，将光热效应、相变过程、流体动力学和固体力学统一于同一框架，完成全过程的高精度模拟。

论文第一作者、浙江农林大学王大磊副教授表示，“在应用上，我们创新地实现空化播种酢浆草种子、变色龙捕食过程，这种高度的普适性为跨领域应用提供了坚实理论基础。”

浙江农林大学森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室为该论文第一单位和通讯作者单位。浙江农林大学王大磊副教授、加州大学洛杉矶分校博士研究生刘梓虓、浙江农林大学光学工程硕士研究生赵鸿萍和秦焕奇为共同第一作者，浙江农林大学刘威副教授、安徽工业大学王丹副教授、浙江农林大学周国泉教授、加州大学洛杉矶分校贺曦敏教授以及浙江农林大学戴朝卿教授为通讯作者。

此研究获国家自然科学基金、浙江农林大学科研发展基金项目等多项基金资助。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adu8943