高速運(yùn)動(dòng)的液體遇到固體表面會(huì)形成四散飛濺的液滴,這種司空見慣的現(xiàn)象很多時(shí)候帶來(lái)不必要的麻煩。那么如何減少甚至消除液體的濺射呢?一項(xiàng)新的研究表明,方法其實(shí)很簡(jiǎn)單,讓固體表面變得軟一些即可。
來(lái)自英國(guó)等國(guó)的研究人員選取了聚硅氧烷這種高分子材料作為研究對(duì)象。通過(guò)調(diào)整聚硅氧烷的化學(xué)組成,這種材料的楊氏模量可以從500 kPa降低到約100kPa,對(duì)應(yīng)著材料由硬逐漸變軟。隨后他們讓直徑約1毫米的乙醇液滴以每秒2-3米的速度撞擊機(jī)械強(qiáng)度不同的聚硅氧烷表面,并用高速攝影機(jī)記錄并觀察液滴的濺射情況。結(jié)果表明,聚硅氧烷的楊氏模量越低,液體撞擊到表面后就越難發(fā)生濺射。隨后研究人員又對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了進(jìn)一步的理論分析,表明較軟的表面之所以能夠降低甚至消除液體的濺射,是因?yàn)橐后w撞擊到固體表面后引起固體表面的形變,從而使得液滴的動(dòng)能被吸收。
這項(xiàng)研究雖然結(jié)論看起來(lái)顯而易見,但它對(duì)液體濺射的形成做了系統(tǒng)的分析,為實(shí)際應(yīng)用指明了方向。例如通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)洗手間、廚房等場(chǎng)所的建筑材料的軟硬程度,我們或許可以有效消除液體的濺射,從而更好地保持這些場(chǎng)所的衛(wèi)生。但也有業(yè)內(nèi)人士指出,讓材料變軟通常意味著它的機(jī)械強(qiáng)度也隨之下降,因此如何在消除濺射和盡可能保持材料其他性能之間達(dá)到平衡,將會(huì)是材料開發(fā)者要面對(duì)的一大挑戰(zhàn)。
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