本文轉(zhuǎn)載自公眾號“把科學(xué)帶回家”(ID:bringsciencehome) 你有沒有曾經(jīng)玩過顏料或者色素的游戲呢?不同顏料或色素是很容易融合在一起的,,混合之后它們就會變成不同的色彩,,比如像下面這樣。 但是,,如果我們做個(gè)小手腳,,就可以讓色素“活”起來,讓它們只能和“自己人”結(jié)合,,排斥其他顏色,。 就像這樣: 這是怎么辦到的呢? 其實(shí)原理很簡單,,只要把色素?fù)降讲煌浔鹊?,2-丙二醇和水的溶劑里,,并讓含水量從上到下逐漸增加就可以了。 要知道,,只用水做溶劑的話色素是不會跳舞的,,必須往里面加點(diǎn)其他材料才行。 1,2-丙二醇是一種有機(jī)溶劑,,也是常見的食品添加劑,。和水相比,它的表面張力(點(diǎn)我了解表面張力)和蒸發(fā)速率都小一些,。 1,2-丙二醇和水混合后,,水比1,2-丙二醇蒸發(fā)得快,因此液滴中水的濃度不斷下降,表面張力也逐漸減小,。 那么兩滴液滴靠近后會發(fā)生什么事呢,? 兩滴靠得比較近的液滴都在向外蒸發(fā)水分。它們靠近的地方的空氣濕度比較高,,因此水分蒸發(fā)速度比較慢,。如此一來,它們的共同邊界因?yàn)樗趾扛叨懈蟮谋砻鎻埩Α?/p> 表面張力小的液體會流向表面張力大的液體,。因此最終兩滴液滴會在邊界巨大的表面張力作用下融合到一起,。 如果2個(gè)液滴的水分含量不同,那么當(dāng)它們相遇時(shí),,表面張力小的那一個(gè)就會追求表面張力大的那一個(gè),。這就會產(chǎn)生下面的動畫里的奇怪的追逐戲碼。 如果用簽字筆在玻璃上畫上橫條,,液滴們就會像被結(jié)界圍住一樣,,被困在橫條之間,還會相互對齊,,非常乖,。 液滴的這些行為有點(diǎn)像生物的趨化性(chemotaxis)——細(xì)胞和細(xì)菌自動地追逐某些化學(xué)物質(zhì)的現(xiàn)象。 聽起來兩三句話就能解釋的現(xiàn)象其實(shí)一點(diǎn)也不簡單,。色素液滴舞蹈背后的原理,,花了斯坦福大學(xué)博士 Nate Cira 整整三年的時(shí)間。 功夫不負(fù)有心人,,最終 Cira 找到了“編排”色素液滴舞蹈的物理規(guī)律,,并把結(jié)果發(fā)表在了知名期刊《自然》上。 聽起來像孩子胡鬧一樣的研究,,實(shí)際上有大用處呢,。Cira 發(fā)現(xiàn)的規(guī)律適用于任何能夠相融的溶劑。利用這種性質(zhì),,未來或許可以設(shè)計(jì)出讓太陽能板自己清潔自己的方法,,很厲害吧! 來源:把科學(xué)帶回家 |
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