二元液体中等离子体气泡因溶质与热马兰戈尼力竞争而产生的周期性弹跳

处于非平衡态的气泡与液滴的理化流体动力学，尤其在伴随相变时，展现出极为丰富且常常反直觉的现象。本文中，我们通过实验与理论研究了由水和乙醇组成的二元液体中等离子体气泡的成核与早期演化。令人惊讶的是，亚毫米尺度的等离子体气泡被发现以约数 kHz 的频率周期性地被具有纳米颗粒修饰的基底吸引与排斥。我们将溶质马兰戈尼力与热马兰戈尼力之间的竞争确定为该周期性弹跳的成因。前者源于气泡基底侧乙醇的选择性汽化，导致朝向热基底的溶质马兰戈尼流，从而将气泡推离。后者源于气泡上的温度梯度，导致远离基底的热马兰戈尼流，从而将气泡吸向基底。我们研究了弹跳现象频率对系统控制参数（即乙醇分数与用于等离子体加热的激光功率）的依赖关系。我们的发现可推广至多组分液体中沸腾以及电解或催化产生的气泡。