为什么有的水滴还没碰到物体表面就反弹了？

水滴反弹过程图像

照片摄于沃里克大学

当水滴落下时，它可能会溅落，覆盖物体表面，或者像沙滩球一样反弹。

只有当与表面碰撞的速度合适时，液滴才会形成一个非常薄的纳米级气垫来进行反弹。

华威大学的研究人员现在可以解释为什么一些水滴像沙滩球一样从表面反弹，但实际上并不接触表面。因此，未来液滴技术的设计可以变得更加精确和高效。

液滴和表面或其他液滴之间的碰撞总是会发生。例如，云中的小水滴相互碰撞形成更大的水滴，最终落在固体上，如汽车挡风玻璃。

水滴在碰撞后会有不同的行为。有些会溅起水花，有些会把表面擦干净，有些会像沙滩球一样弹跳。

在最近发表在《物理评论快报》上的一篇文章中，华威大学的研究人员发现了一个新的解释，可以澄清一些关于水滴反弹的实验观察。

值得注意的是，水滴的下落高度是由纳米级微型气垫的性能决定的。为了解释得更清楚，你可以想象一个月亮大小的东西在花园蹦床上跳跃。

即使表面非常光滑，就像在实验室条件下一样，液滴分子和壁分子之间的分子间力意味着在大多数情况下，液滴将被挤压到表面上，并且不能回弹。

经过非常详细的数值模拟，研究表明，如果液滴要反弹，碰撞速度必须恰到好处。如果速度太快，下降的动量会使气垫太薄。如果速度太慢，就会被分子间的力抓住。但是在完美的速度下，水滴会出现干净的反弹，就像跳高运动员完美地越过障碍一样。

华威大学工程学院的邓肯·洛克比教授说:“液滴碰撞是我们今天所依赖的技术中不可或缺的一部分，比如在喷墨打印和内燃机中的应用。你对液滴碰撞了解得越多，对新兴技术的发展就越有利，比如金属3D打印，因为它们的准确性和效率最终将取决于碰撞后的液滴。”

同样来自华威大学数学研究所的詹姆斯·斯普利特尔斯博士补充道:“更重要的是，气垫如此之薄，以至于分子在穿过气垫时通常不会相遇，这是传统理论无法解释的。新的建模方法将应用于气候科学的云物理、下一代电子设备的喷雾冷却以及其他基于水滴的应用。”

蝌蚪工作人员从scitechdaily编译，翻译狗Gege，转载必须授权。