和物理學直男來一場雨中漫步是怎樣的體驗?_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2019-12-07 13:11
“冷冷的冰雨在臉上胡亂地拍
忘帶傘被雨淋也是無奈”
但是小編堅信
只要思想不滑坡
辦法總比困難多

為了能戰勝雨天
為了能在雨中優雅地漫步
小編整了點材料開始捯飭了起來
實驗器材
所標杯、剪刀、火柴、蠟燭、紙杯、滴管、錫箔紙(粘性)
實驗過程
首先用剪刀剪出
三種不同形狀的錫箔紙

往杯子中加水

然後在蠟燭上烤出一層炭黑

原諒小編拙劣的“燒烤”技術
撕開錫箔紙就可以
得到不同形狀的炭黑層
也就有了不同的玩法
從左到右依次編號1、2、3號
往1號杯底的白色區域注水
可以看到水會聚攏在
白色區域(沒有炭黑)

稍微搖動一下
水滴似乎黏在了一起

往2號杯底的交界處滴水
可以看到水總是會
流向白色區域

最後向3號杯底的炭黑層滴水


水滴在接觸炭黑層後
沒有很快地散開
而是“彈跳”了幾下
然後圓潤地離開

沒有炭黑層的對比
原理解説
本次的實驗中,我們把裝有水的紙杯放在蠟燭上,蠟燭會發生不完全燃燒,使得大量的炭黑顆粒吸附在杯底。炭黑顆粒的大小是納米尺度的,所以在杯底大量吸附後會使杯底表面具有粗糙的表面結構(如下圖)。當液滴經過這個表面時,粗糙表面上的凹槽並非全部由液體填充,可能會有氣體存在於兩者之間,形成一個氣墊,將小水珠托起,這樣就形成了疏水的表面(這是一個定性的理解,進一步的原理探究,小編覺得需要從液滴,炭黑顆粒表面能的變化進行分析)。
微結構
這樣的疏水性材料在生活中也非常常見,比如,在一些建築的內外牆塗抹疏水材料,利用疏水材料的自清潔特性,保證牆面的乾淨整潔,節省清潔成本。還有用這一原理做出的能防水的衣服,可以有效地防止各種污漬弄髒衣服。還有最常見的荷葉,由於荷葉表面的微觀結構,小水珠能夠在荷葉的表面非常圓潤的滾動。

不會濕的衣服
分析完這個小實驗的原理,小編看了看窗外,雨還在下。正巧有位同學在門口被雨攔住了去路,小編忙走上前去,問道:“你是不是忘帶傘了?”她點了點頭。小編聽完,扭頭跑回實驗室去取蠟燭,心想:嗯,一定是這樣,如果在衣服上裹上一層炭黑顆粒,就可以不用傘,在雨中優雅地漫步了,小編可真是個機靈鬼!