水滴下落慢动作视频,水滴落下的视频

首页 > 实用技巧 > 作者:YD1662023-10-28 19:58:06

图|利用单个液滴进行物体驱动的新型液滴驱动器(来源:宋延林)

事实上,液滴碰撞行为与人类的生产、生活关系紧密。如雨滴对多孔土壤的撞击被认为是空气中浮尘形成的成因之一;农药喷洒过程中,超过 50% 的农药液滴因为碰撞到作物叶片后的回弹而浪费;喷墨打印的墨滴碰撞行为对打印的精度和质量起到关键作用。

在研究人员特殊设计的表面上,水滴的碰撞运动变得十分听话。

研究人员通过同步高速成像系统,对水滴的行为进行了详细记录与分析。他们发现,下落的水滴撞击到特殊表面后,能够产生高速旋转,每分钟约 7300 转。

水滴在亲水图案粘附力的作用下,形成四角的裂分结构,在空中跳起了“芭蕾”。

通过理论分析与数值模拟,水滴跳舞背后的科学原理揭开了:当液滴碰撞到基底表面后,首先铺展形成圆形液膜,然后液膜在表面张力的作用下开始回缩;此时,由于基底表面不同区域具有差异化的粘附力,导致液滴各部分的回缩速度不同,并在液滴内部形成力矩;力矩的作用效果随着液膜的回缩逐渐累积,在液膜回缩完成后形成角动量,赋予液滴旋转的能力。

宋延林分析称,水滴碰撞后产生高速旋转,实现液体平动能向转动能的转化。这与水力发电过程中,水的动能转化为发电机转子的动能进而产生电能类似,这种水滴的转动能也能够被收集与利用。

基于此原理,研究人员研制了利用单个液滴进行物体驱动的新型液滴驱动器,将图案化处理的基底漂浮在磁悬浮系统中,水滴落在表面后产生旋转运动。在此过程中,基底在液滴驱动下会朝着特定方向旋转。

此外,宋延林表示,这项技术未来也许可以用来开发自清洁的汽车挡风玻璃,为飞机机翼除霜,甚至回收雨滴的能量。

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