关于水驱动牙签结构自组装五角星的研究

作者: 小白 & 阿佩 & 公子

来源: 中科院物理所

发布日期: 2024-01-27 12:53:46

中二所正经玩小分队通过实验发现,利用水驱动牙签结构的合理排列,可以观察到牙签自组装成五角星的现象,这对于理解浸润和毛细作用有重要意义。

牙签除了剔牙,还能干什么?最近,中二所正经玩小分队的一项研究发现,通过合理的设计牙签排列的结构,利用滴水来进行驱动,可以观察到牙签结构的重排。水驱动牙签结构的自组装现象,对于理解浸润和毛细作用有很大帮助。

实验器材包括牙签、滴管、水、塑料垫、所标杯。实验步骤如下:第一步,取5根牙签对折,但注意不要完全折断,保留一点连接。第二步,将牙签置于塑料垫上,摆成五瓣花的形状,5个牙签的尖端朝外,张开呈v形且两两并拢。第三步,用滴管在牙签交中心连接处滴少量水,尽量不要滴太多,也不要滴到牙签外侧。几分钟后,牙签的开口逐渐自己增大,慢慢变成五角星的形状。

扁的花瓣居然自己变成了五角星,这是什么原因呢?

因为牙签与纸有着木质纤维结构,在其中一侧遇水时,纤维结构的毛细作用便会使得水顺着纤维吸入。牙签接触水的一侧受到水的张力作用而收缩,而干燥的那一侧则没有,所以牙签、逐渐向贴近水的方向打开,便有了我们的五角星的绽放。如果一次加的水太多,或者加到了牙签外侧,就不会有这种效果。最终水会逐渐浸润整个牙签/纸,所以在完全湿透之后两端的张力会抵消,因此即便用手把它们掰成最开始的状态,它们也不会再次绽放。

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