多雨的季節，究竟怎麼才能不當落湯雞？| 正經玩_風聞

原創：中科院物理所

最近下雨也太太太太多了

即使打了傘衣服都會濕

如果能馴服雨滴

讓它往哪流就往哪流該有多好啊！

實驗器材

所標杯、火柴、蠟燭、移液管、剪刀、紙杯

實驗過程

在酒精燈下加熱並攪拌

我們的實驗底座是正經玩之前介紹過的疏水炭黑層，可以參考前文

剪掉紙杯底部邊緣的凸起

並向紙杯中加入半杯水

避免使用蠟燭時燒着紙杯

將紙杯置於蠟燭上方

紙杯底部會被烤成黑色

黑乎乎的紙杯底部

形成了超疏水的表面

我們已經快速地復刻好了這個炭黑底座

現在就可以用火柴棍在炭黑上刻上一些軌跡或圖案

比如刻一個五邊形來攔住我們的水滴

讓它也變成五邊形的形狀

（相比於上次用的錫紙是不是方便了一些）

這些圖案几乎只能是凸多邊形

大家可以試試凹多邊形會發生什麼

當然比較有趣的是給水滴造一些導軌

讓水滴可以自由滾動

並且在我們滴入新的水滴時

這些水滴會相互吸引

改變一下軌道的形狀也是可以的

在每一條軌道中水滴會尋找能量最低的點與形狀

但如果有多個軌道或者孤島

在我們添加足夠多的水時

它們還會以總體能量最低的方式匯聚在一起

大家也可以嘗試更多樣的軌道與圖案哦~

btw：難道想要馴服雨滴的路徑

方法是在雨傘上劃道道？

媽媽打我的理由又變多了…

原理解説

紙杯底部的燭焰會發生不完全燃燒 ，使得大量的炭黑顆粒吸附在杯底。杯底大量吸附炭黑顆粒後會使杯底表面具有粗糙的表面結構。當水滴落到這個表面上時，空氣會填充粗糙表面上的空隙        ，從而降低了表面與水的吸附力 ，形成超疏水錶面 。而疏水的表面主要有兩種狀態：Cassie-Baxter態與Wenzel態，取決於液滴與表面空隙的吸附程度，如下圖：

像杯底的炭黑、自然界中的荷葉以及蝴蝶的翅膀等就更接近於Cassie態，水幾乎不會留下痕跡。而被火柴劃過的炭黑、自然界中的花瓣等就更接近於Wenzel態，儘管水不會浸潤表面，但是在流過表面時會在縫隙中有所殘留。

火柴劃過的炭黑部分由於仍有一定的吸附力，和未被劃過的炭黑相比能量會更低一些，所以水滴更傾向於留在這些點或者軌道中，由於杯底會有一些輕微的彎曲所以水也會尋找軌道中最低的位置。但隨着水的增加，這種局部能量最低態會被水滴的重力或者與流至其他區域的水的表面張力所克服，從而掙脱這個軌道，形成總能量最低的形狀。