毫米大小的水滴里竟然有一个实验室

作者: 魏昕宇

来源: 科学大院

发布日期: 2019-08-02

本文介绍了液体弹珠的制备方法及其在防止液体与固体或液体接触方面的应用,展示了液体弹珠在微型实验室和化工厂中的潜力,以及在检测有害气体和血型检测中的实际应用。

说到弹珠,大家应该都不陌生吧。童年的时候,几位要好的小伙伴放学后聚在一起玩耍,拿出各自心爱的弹珠,或彼此撞击、或比赛谁的弹珠先滚进洞里,都能玩得不亦乐乎。这样的情形,相信已经成为许多朋友终生难忘的美好回忆。今天,大院er要向大家介绍一种特殊的弹珠——“液体弹珠”(liquid marbles)。顾名思义,制作这种弹珠的材料不是大理石或者玻璃,而是液体。

液体弹珠如何制备?很简单,只要把一滴水滴在铺满聚四氟乙烯微粒的盘子上,然后摇动盘子,让水滴滚动几番,水滴表面就会沾满聚四氟乙烯的微粒。这时,我们会惊奇地发现,这滴水变得像小石球一样,在固体表面滚动自如,毫无阻力。此时,我们就得到了一颗液体弹珠。通过改变表面材料,我们还能得到各种各样的弹珠。

这里提到的聚四氟乙烯就是大名鼎鼎的不粘锅涂层特氟龙。聚四氟乙烯的一大特点就是不容易让水沾在其表面,但是在制备液体弹珠时,怎么遇到水滴,它们又主动“贴上去”了呢?要理解这些看似矛盾的现象,我们必须弄清问题的本质。形成液体弹珠要靠表面能。

液体弹珠不仅有效地将液体与固体表面隔绝开来,也可以防止包裹在其内的液体与其它液体发生接触。例如将一滴水放置到一杯水的表面上,无论我们怎么小心操作,水滴还是会迅速汇入“汪洋大海”。但如果先将水滴转变成液体弹珠再放到水面上,二者不仅不会融合,而且借助于水的表面张力,液体弹珠还能浮在水面上。

液体弹珠能够有效地防止包裹在其中的液体与周围的固体或者其它液体发生接触,但并不会让液体与外界环境彻底隔绝。例如,透过表面上固体微粒之间的空隙,液体弹珠内部的液体仍然可以挥发到空气中,而外部环境中的气体也可以渗透或者溶解到液滴中。通过滴管、针头等工具,我们也可以直接向液体弹珠中添加或者抽取液体而不影响整个结构的完整。

这样一颗颗小小的液体弹珠,竟可以帮助我们实现这么多的功能!怎么样,液体弹珠是不是既有趣又实用?相信随着研究的深入,科学家们还将从液体弹珠中获得更多的灵感,让它们更好地为我们的生活服务。

UUID: 2928a663-10b2-44aa-9eca-3d0696375ae0

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/科学大院公众号-pdf2txt/2019年/2019-08-02_毫米大小的水滴里竟然有一个实验室.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0056 元