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科学家发现影响纤维捕获水滴的因素
来源:中国科学报      作者:徐徐      时间:2016-05-23 03:43      关键词:科学家,发现,影响,纤维,捕获,水滴,因素

本报讯 如果你在雨后外出,或许会注意到闪烁着水滴的蛛网。这些浸过水的网和人类制造的用于捕集雾滴的网状物极为相似:它们均拥有从空气里的水滴中收集水分的薄纤维。


如今,来自韩国西江大学的研究人员研发出一个模型,用于预测降落的水滴能否粘到薄纤维上以及会有多少水滴残留在纤维上。近日,他们在美国物理联合会出版公司下属《流体物理学》杂志上探讨了这一发现。


“工程师将应用我们的成果控制留在纤维上的液体数量,并且用于空气过滤以及纤维涂层技术。”该校机械工程师Wonjung Kim表示。


Kim和他的学生Sung-Gil Kim受到了阵雨过后浸满水的蜘蛛网照片的启发。“照片引发了一些问题:如果水滴撞击薄纤维会发生什么情况?会有多少雨滴留在纤维上?”Kim表示。


为此,研究人员设置了一项试验,以捕捉水滴撞击铜线的高速视频。他们让来自注射器的直径为2.7毫米的水滴从电线上方一系列高度落下。注射器的高度越高,水滴的撞击就越快。研究人员还变换了铜线的厚度,从20微米到1000微米不等。


当水滴撞击电线时,3件事情中会有一件发生:水滴晃动,但最终粘在电线上;水滴几乎原封不动地从电线上落下;水滴破裂。


对于一定大小的水滴来说,结果由水滴移动速度及电线厚度决定。在较高的撞击速度下(每秒超过2米),水滴会破裂;在较低速度下,水滴或者被捕获,或者形成一颗大水滴落下,而这取决于电线厚度。相较于细电线,较粗的电线能捕获较高速度的水滴。


研究人员还称量了水滴撞击后的电线重量,以确定有多少水粘在电线上。在水滴没有粘住的情况下,残留物的质量主要由电线粗度决定,并且几乎不受撞击速度影响。(徐徐)


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