油膜上“遛”水珠:水滴“跳舞”的奥秘

油膜上“遛”水珠:水滴“跳舞”的奥秘
 

作者:段跃初



 

你是否曾幻想过,水滴在薄油膜上跳舞?这看似科幻电影的场景,但科学家们已在实验室中揭示了这一奇妙现象。这项研究是由沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的丹·丹尼尔教授和他的同事们进行的。他们发现,当水滴在涂有微米级柱子图案的薄油膜上凝结时,水滴会展现出令人惊讶的集体运动。



 

其实验步骤简单明了。研究人员首先在硅表面上涂上一层薄薄的油膜,并在其上刻有微米大小的柱子图案。随后,他们将薄膜冷却至4摄氏度。不久后,水滴开始在薄膜上凝结,并逐渐靠近。大约25分钟后,最大的水滴开始跳舞,像蛇一样以一系列自我回避的弯曲运动移动,然后转圈。这种运动在蛇形和圆形之间持续切换约4小时,直到液滴停止跳动。



 

那么,这种奇妙现象背后的原理是什么呢?丹尼尔和他的同事通过精密的计算发现,大液滴与小得多的液滴不断融合所释放的能量足以驱动这种运动。此外,由舞动的油滴引起的油的重新分布导致了蛇形和圆形动力学之间的切换。



 

这项研究可能为哪些方面带来应用价值呢?首先,这种现象在传热和集水方面具有显著的应用前景。此外,这项研究还为我们提供了一个了解自然界中活性物质系统的窗口。从成群的细菌到成群的鸟,自然界中存在着许多类似的系统。为了创建这样的活性物质系统,通常需要一个复杂的设置和组件,将光、生化能量或化学能转化为运动。而这项研究为我们提供了一个简单的物理系统,可能有助于我们进一步探索和研究活性物质系统。



 

通过这次研究,我们得以认识到,自然界中的奇妙现象无处不在,只要我们用心去发现和探索。同时,这也展现了科学家们对真理的执着追求和对揭示自然界奥秘的决心。在未来,我们有理由相信,这项研究将在多个领域产生广泛而深远的影响,为人类带来更多的惊喜。



 

参考文献:[Physics - Droplets Dance After They Merge](https://physics.aps.org/articles/v17/s15)


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