咖啡環效應

不曬月亮的魚

「咖啡環效應」指的是當你將單一液體蒸發後，先前溶解的固體留下來的環形圖案。

在咖啡蒸發的時候，留下來的則是咖啡的殘渣。

一項發表在Physical Review E.的新研究認為，這種看似簡單的日常現象其實還有很多東西值得我們去學習。





物理學家們知道這種環形圖案之所以會出現，是因為咖啡液滴邊緣的液體蒸發速度比中間的快。

因此液滴中間剩下的液體會流向邊緣彌補間隙，同時帶走裡面的微粒(比如咖啡渣)。

這些微粒會黏在環形圖案的邊緣，成為污點周圍的黑色輪廓。


在此過程中有不少力在作用，對此你了解得越多，你就能越好地預測這些殘渣將待在哪裡。

於是研究流體動力學的物理學家們渴望能夠加深他們對咖啡環效應的理解。

這種現象不僅會出現在咖啡上。

威士忌酒也會留下環形圖案，其它有微粒懸浮的液體也一樣，比如血液、顏料和墨水等。


理海大學的研究生Baiou Shi某天早晨在實驗室里喝咖啡的時候，

不慎將其撒了出來，就在她準備將咖啡擦乾淨的時候，

她的導師Edmund Webb阻止她說：

「快別！」這激發他們開始運行他們自己的計算機模擬，看一滴液體在某個平面上擴散的速度有多快。





然而，他們並沒有拿咖啡來做實驗。

他們將溶解了微小銅粒子的鉛液滴在了一個銅製品表面上，這樣能夠簡化其中涉及的物理要素，讓他們更好地計算其中涉及的所有力。

他們用有著不同晶體結構的表面來測試液滴擴散的速度變化，

它對微粒最終跑到環形圖案最外層有何影響以及微粒最後如何能夠待在環形圖案最外層。


Shi和Webb的模擬顯示錶面上會在液滴開始擴散之前形成一層極薄的膜，

與液滴不同的是，有著黑色輪廓的環形圖案形成之後它也不會停止擴張。

他們並不清楚其中的原因；顯然他們需要進行更多實驗才行。

但如果物理學家們能夠解開這個謎題，那麼他們將能夠操縱納米級的各種液體，給醫藥和高科技製造業帶來無限可能。