和物理学直男来一场雨中漫步是怎样的体验?

作者: Shiny & Tom

来源: 中科院物理所

发布日期: 2019-12-07 12:34:25

本文通过一个科学实验探讨了如何在雨中优雅漫步,实验利用炭黑颗粒的疏水特性,展示了不同形状的锡箔纸在接触水滴后的不同反应。文章还提到了疏水材料在日常生活中的应用,如建筑外墙的自清洁和防水衣物。

冷冷的冰雨在脸上胡乱地拍

忘带伞被雨淋也是无奈

但是小编坚信

只要思想不滑坡

办法总比困难多

为了能战胜雨天

为了能在雨中

优雅地漫步

优雅地漫步

小编整了点材料开始捯饬了起来

实验器材

所标杯、剪刀、火柴、蜡烛、纸杯、滴管、锡箔纸(粘性)

实验过程

首先用剪刀剪出

三种不同形状的锡箔纸

往杯子中加水

然后在蜡烛上烤出一层炭黑

原谅小编拙劣的

烧烤

技术

撕开锡箔纸就可以

得到不同形状的炭黑层

也就有了不同的玩法

从左到右依次编号

1

2

3

1

号杯底的白色区域注水

可以看到水会聚拢在

白色区域(没有炭黑)

稍微摇动一下

水滴似乎黏在了一起

2

号杯底的交界处滴水

可以看到水总是会

流向白色区域

最后向

3

号杯底的炭黑层滴水

水滴在接触炭黑层后

没有很快地散开

而是

弹跳

了几下

然后圆润地离开

没有炭黑层的对比

原理解说

本次的实验中,我们把装有水的纸杯放在蜡烛上,蜡烛会发生不完全燃烧,使得大量的

炭黑颗粒

炭黑颗粒

吸附在杯底。炭黑颗粒

的大小是

纳米尺度

纳米尺度

的,所以在杯底大量吸附后会使杯底表面具有粗糙的表面结构(如下图)。当液滴经过这个表面时,

粗糙表面上的凹槽并非全部由液体填充,可能会有气体存在于两者之间,形成一个

气垫

气垫

,将小水珠托起,这样就形成

疏水的表面

疏水的表面

(这是一个定性的理解,进一步的原理探究,小编觉得需要从液滴,炭黑颗粒表面能的变化进行分析)。

微结构

这样的

疏水性材料

疏水性材料

在生活中也非常常见,比如,在一些建筑的内外墙涂抹疏水材料,利用疏水材料的自清洁特性,保证

墙面的干净整洁,节省清洁成本。还有用这一原理做出的能防水的衣服,可以有效地防止各种污渍弄脏衣服。还有最常

见的荷叶,由于

荷叶表面

荷叶表面

的微观结构,小水珠能够在荷叶的表面非常圆润的滚动。

不会湿的衣服

分析完这个小实验的原理,小编看了看窗外,雨还在下。正巧有位同学在门口被雨拦住了去路,小编忙走上前去,问

道:

你是不是忘带伞了?

她点了点头。小编听完,扭头跑回实验室去取蜡烛,心想:嗯,一定是这样,如果在衣服上

裹上一层炭黑颗粒,就可以不用伞,在雨中优雅地漫步了,小编可真是个机灵鬼!

图片来源:

[1]

微结构:

www.zhihu.com

[2]

不湿的衣服:

www.100rd.com

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