咖啡圈效应

✍ dations ◷ 2025-11-25 02:28:36 #物理现象

咖啡圈效应(Coffee-ring Effect),又译咖啡环效应,指当滴状液体在固体表面风干后,出现由内至外颜色逐渐加深环圈的一种现象。最明显的例子是咖啡溅落在桌布上风干后留下的圆形痕迹。

芝加哥大学的研究团队在 1997 年于自然发表,咖啡圈的出现是由于毛细现象固定了液滴的边界,而接近边缘蒸发的液体必须由内部的液体补充,因而形成由内部流向边缘的液体流。这样造成的流动几乎可以把所有的溶质带到边缘。

Hu 和 Larson 于随后的研究发现,蒸发效应在液滴内部会引发马伦哥尼流。这样的流动如果过于强烈,实际上会把溶质粒子重新分配到液滴中心。因此如果要让粒子累积在边缘,液体中的马伦哥尼流必须很弱。例如添加界面活性剂可以减少液体的表面张力梯度,来减少引发的流动。Hu 和 Larson 也提到,水本身的马伦哥尼流就相当微弱,在水中添加界面活性剂更进一步削弱了马伦哥尼流。

宾夕法尼亚大学研究小组认为,若固体表面的滴状液体内部悬浮着许多微粒物质(例如:咖啡滴),在液滴蒸发(风干)过程中,液滴并不是一圈一圈地慢慢削小,而是慢慢扁平。正是这样的"扁平渗流"推动了液滴中的微粒物质(咖啡)不断地向边缘聚集,当液滴被全部蒸发干之后更多的微粒留在边缘区域,形成了一个圆圈,也就出现了咖啡圈效应。Yunker等人还展现了消除咖啡圈效应的方法,例如将悬浮微粒的形状改为椭圆形后,而不是传统的圆形,微粒更能抵抗扁平渗流的作用, 因此椭圆微粒能留下更平整均匀的印记。

相关

  • 米兰大学Milan Blue米兰大学(Università degli Studi di Milano,UNIMI)是意大利最重要的公立大学之一。米兰大学一共有62,801位学生,2,455位教职与研究人员,2,200 位非教职人员。米兰大
  • 蝴蝶效应蝴蝶效应(英语:Butterfly effect)是指在一个动态系统中,初始条件的微小变化,将能带动整个系统长期且巨大的链式反应,是一种混沌的现象。“蝴蝶效应”在混沌学中也常出现。1961年冬
  • 信息映射信息映射 是一种以研究为基础的方法,用来撰写明确、以用户为中心的信息(基于读者需求和信息使用目的)。该方法主要被用于设计和撰写商务沟通及技术传播内容,已被全球范围的企业
  • 艾叶艾草(学名:Artemisia argyi),又称作艾叶、艾、艾蓬、甜艾、香艾、冰台、艾蒿、灸草,是一种多年生草本植物,分布于亚洲及欧洲地区。多年生草本,揉之有香气;叶子羽状分裂,背面有白丝绒
  • 玉竹玉竹(学名:Polygonatum odoratum),假叶树科黄精属植物,又名葳蕤、女萎、节地、玉术、竹节黄、竹七根、山包米、尾参、西竹、连竹、地管子、铃铛菜。多年生草本,地下具有竹鞭状肉质
  • 常德柳叶湖旅游度假区柳叶湖是一个位于中国湖南省常德市的淡水湖,面积约为17.61平方千米,属于长江区。它的一级流域为长江流域,二级流域为长江干流水系。
  • 好莱坞小子《好莱坞小子》(又名好莱坞小子的生与死)(韩语:헐리우드키드의 생애,英语:/)为1994年韩国剧情电影,于1994年7月30日上映,片长120分钟,由韩国著名导演郑智泳执导,安东圭、柳寅泽监制,电影
  • 杨惠之杨惠之,唐朝开元时雕塑家。初与吴道子一起学画,后见吴道子画名日著,他耻居其次,于是焚毁笔砚,专攻雕塑,与吴画同为当时第一,被誉为塑圣,时有“道子画,惠之塑,夺得僧繇神笔路”之说。著
  • 波科万卡区坐标:14°13′01″S 73°04′59″W / 14.21694°S 73.08306°W / -14.21694; -73.08306波科万卡区(西班牙语:Distrito de Pocohuanca),是秘鲁的一个行政区,位于该国南部阿普里马克
  • 小林眼镜小林眼镜,是台湾的一家眼镜零售连锁店,成立于1980年。至2012年12月底,台湾门市总数已达227家。在2014年已连续三年获得《工商时报》举办的“2014台湾服务业大评鉴”金牌大奖。