蜂蜜在这些涂层管内比水流得更快

作者: Stephen Luntz

来源: IFLScience

发布日期: 2022

阿尔托大学的科学家发现,涂有超疏水材料的薄管子颠倒了流动液体的正常规则,使粘性液体如蜂蜜比水流动得更快,这一发现可能有助于某些测试更快地进行。

在涂有超疏水涂层的小管子的颠倒世界中,这滴蜂蜜比水落得快得多。阿尔托大学的科学家发现,涂有超疏水材料的薄管子颠倒了流动液体的正常规则,使慢的变快,快的变慢。这一发现可能有助于某些测试更快地进行。

粘稠的材料如蜂蜜被称为粘性物质,这个词的字典定义是“具有或表现出高流动阻力”。然而,芬兰阿尔托大学的科学家们发现,在某些情况下,这些液体比非粘性液体如水流动得更快。

疏水表面排斥水和其它极性液体。“超疏水表面由微小的凸起组成,这些凸起在涂层中困住空气,使得液体滴在表面上就像坐在空气垫上一样。”阿尔托大学的Robin Ras教授在一份声明中说。

在倾斜的超疏水表面上,水会轻易滑落,因为几乎没有摩擦力来抵抗重力。粘性液体会做同样的事情,但移动得更慢,这与它们通常的行为一致。

直到Ras和他的同事们在细毛细管内部涂上超疏水材料,这一情况才被认为结束了。令他们惊讶的是,粘性液体实际上移动得更快,至少当管子的两端关闭时。第二种材料产生了同样的结果。

“当一滴液体被限制在密封的超疏水毛细管中时,对于更粘稠的液体来说,液滴周围的空气间隙更大。”《科学进展》中论文的第一作者Maja Vuckovac博士说。粘度较低的液体缩小了自身与周围壁之间的空间。

在密封的管子中,下落的液滴压缩下方的空气,直到其压力抵抗下降。然而,粘稠的液滴周围有如此多的空气,它们可以充当泵,其向下的压力导致下方的气体通过周围的间隙传递到液滴上方的空间。

在这个特殊的环境中,后果是戏剧性的。甘油比水粘稠一千倍,通常移动得相对较慢,但在Ras和Vuckovac的管子中,它流动的速度快了十倍。

通过在液体中添加荧光示踪粒子并用紫外线照射,作者能够研究液滴的内部运动。他们发现低粘度液滴在内部旋转,通过在原地旋转来弥补其缓慢的进展。与此同时,粘性更强的液滴在下落时几乎不旋转。

这一发现对于通过管道的大量液体如油的移动并不重要,至少在最初是这样。然而,依赖于运输少量液体如血液的诊断测试很常见,并且变得越来越重要。

传统上,液体移动过慢的应对方法是施加更多压力,但这在一定水平上可能会损坏设备。涂在管子上的超疏水涂层可能是答案,至少对于非常小的量,但这项工作表明其有效性将取决于液体。

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原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/2020英语网页/Honey Flows Faster Than Water Inside These Coated Tubes IFLScience.txt

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