咖啡圈效应

✍ dations ◷ 2025-04-29 18:59:31 #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

  • 跨性别恐惧症跨性别恐惧症(英语:Transphobia)简称恐跨症,是一系列对跨性别或变性人或对性别转换的负面态度,感受或行为。它和恐同症一样,来自佛洛伊德的同性恋恐惧的术语,较有疾病科学的意味。
  • 空军研究实验室美国空军研究实验室(Air Force Research Laboratory, AFRL)是隶属于美国空军装备司令部的一个科研机构,致力于领导空军作战技术的研究与发展、空军科技计划的规划与执行以及为
  • 天气雷达气象雷达,或称气象监视雷达(WSR),是用来探测大气中的降水类型(雨、雪、冰雹等)、分布、移动和演变,并可对其未来分布和强度作出预测的一种雷达设备。现代气象雷达大部分属于脉冲多
  • 氢原子光谱氢原子光谱指的是氢原子内之电子在不同能级跃迁时所发射或吸收不同波长、能量之光子而得到的光谱。氢原子光谱为不连续的线光谱,自无线电波、微波、红外光、可见光、到紫外光
  • 台中市葫芦墩文化中心编织工艺馆台中市葫芦墩文化中心(全衔为台中市政府文化局葫芦墩文化中心)是位于台湾台中市丰原区的公立艺文场所。其前身为“台中县立文化中心”,公元2010年(民国99年)12月25日台中县市合
  • 飞地飞地是一种人文地理概念,意指在某个地理区划境内有一块隶属于他地的区域。根据地区与国家之间的相对关系,飞地又可以分为“外飞地”(Exclave)与“内飞地”(Enclave)两种概念,其关系
  • 奥地利统治者列表这是一份奥地利自成为独立封地以来各代藩侯、公爵、大公以及皇帝的名单。奥地利起源于罗马帝国皇帝奥托二世创设的巴伐利亚东部边防区(马克),其统治者(来自于巴本堡家族)在大约96
  • 2016年1月 本文全部或部分内容来自美国联邦政府所属的美国之音网站。根据版权条款(英文)和有关美国政府作品版权的相关法律,其官方发布的内容属于公有领域。
  • 霍赫费尔纳格特峰坐标:46°52′53″N 10°47′46″E / 46.88139°N 10.79611°E / 46.88139; 10.79611霍赫费尔纳格特峰(德语:Hochvernagtspitze),是奥地利的山峰,位于该国西部,由蒂罗尔州负责管辖,
  • 武藤信义武藤信义(むとう のぶよし,1868年9月1日-1933年7月27日),日本帝国时代陆军军人。曾任日本关东军司令官兼驻满洲国大使。武藤信义出生于佐贺市。曾进入佐贺师范学校。之后进入陆军