论文标题：Mesoscopic Liquids Emit Thermal Waves Under Shear Strain or Microflow

论文链接：https://www.mdpi.com/2673-8015/5/4/27

期刊名：Liquids

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/liquids

本研究立足介观液体的剪切弹性特性展开—此前研究已证实介观尺度下的液体并非单纯的粘性流体，而是具有微弱且有限的静态剪切弹性，这一特性为机械能向热能的转化奠定了基础。研究设计了两种应力实验场景：一是低频率、大应变振幅的剪切应力作用，二是压力梯度驱动的微流体传输，均采用亚毫米尺度的受限实验体系，以α-氧化铝为基底实现液体的完全润湿，最大化机械应力向液体的能量传递，并通过流变仪、微热成像技术等精准测量液体的力学响应和温度变化。

实验取得了关键发现：在大应变振幅的振荡剪切应力下，水和甘油的介观受限体系均表现出非线性弹性响应，剪切应力波出现畸变且会快速弛豫，同时伴随与剪切应变同频的周期性热波发射，体系内出现局部冷热交替的非平衡温度区，中心区域与上下区域温度振荡相位相反，且应力停止后温度会瞬间恢复至平衡态；在微通道微流动实验中，压力梯度驱动的液体传输并非纯粘性耗散过程，正、负压力梯度会分别诱导体系出现整体的升温与降温，温度变化幅度均匀，且甘油的温度变化弱于水，与二者的体相压缩系数差异一致。

该研究对上述现象给出了合理解释：介观液体的剪切应变和微流动会激发其弹性特性，液体体积发生微小的压缩或拉伸变化，通过热机械能量转换机制，将部分机械能转化为热量或冷量，形成非平衡温度；该过程并非传统的粘性耗散，而是剪切波和压缩波的传播过程，与固体的热弹性效应高度相似。同时研究指出，液体的氢键网络形成的动态弹性结构，是实现这一能量转换的分子基础。

本文研究的意义在于挑战了传统介观流体力学的无热化假设，证实微尺度流动中液体的压缩性不可忽视，经典的泊肃叶无热模型已无法解释实验现象，亟需构建整合长程弹性关联的新模型。此外，研究揭示的介观液体热机械转换特性，不仅深化了对液体本质的理解，还为微流控、热管理、能量转换等领域的新技术开发提供了新的思路，展现了介观液体弹性研究的实际应用潜力。

图例：配备红外微测辐射热计的微流控装置的简化方案。

期刊简介

主编：Prof. Dr. Enrico Bodo, University of Rome “La Sapienza”, Italy

Liquids ( ISSN 2673-8015) 创刊于2021年，是一本国际性、同行评审的开放获取期刊。期刊研究领域涵盖物理学中的液态理论、合成与分析化学、生物学的多个领域，以及工程学和气象学中的流体动力学等。目前，Liquids 已被ESCI (Web of Science)、Scopus (CiteScore 2.9)、CAPlus/SciFinder 等多个主要数据库收录。