不让液滴飞溅,方法或许很简单

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高速运动的液体遇到固体表面会形成四散飞溅的液滴,这种司空见惯的现象很多时候带来不必要的麻烦。那么如何减少甚至消除液体的溅射呢?一项新的研究表明,方法其实很简单,让固体表面变得软一些即可。

来自英国等国的研究人员选取了聚硅氧烷这种高分子材料作为研究对象。通过调整聚硅氧烷的化学组成,这种材料的杨氏模量可以从500 kPa降低到约kPa,对应着材料由硬逐渐变软。随后他们让直径约1毫米的乙醇液滴以每秒2-3米的速度撞击机械强度不同的聚硅氧烷表面,并用高速摄影机记录并观察液滴的溅射情况。结果表明,聚硅氧烷的杨氏模量越低,液体撞击到表面后就越难发生溅射。随后研究人员又对实验结果进行了进一步的理论分析,表明较软的表面之所以能够降低甚至消除液体的溅射,是因为液体撞击到固体表面后引起固体表面的形变,从而使得液滴的动能被吸收。

这项研究虽然结论看起来显而易见,但它对液体溅射的形成做了系统的分析,为实际应用指明了方向。例如通过适当调节洗手间、厨房等场所的建筑材料的软硬程度,我们或许可以有效消除液体的溅射,从而更好地保持这些场所的卫生。但也有业内人士指出,让材料变软通常意味着它的机械强度也随之下降,因此如何在消除溅射和尽可能保持材料其他性能之间达到平衡,将会是材料开发者要面对的一大挑战。

报道:http://phys.org/news/2016-11-splash-free-urinals-scientists-splash-technique.html

论文:http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.117.184502

(文/魏昕宇)