跳到主要内容

话题

表面和界面

表面和界面

浮动磁铁控制的悬浮液

17 May 2012 泰山委员会
悬浮滴和翅膀的云

法国的科学家团队表明,在室温下使用磁场可以控制顺磁液滴。使用一滴液体氧气,他们表明下降’可以使用磁铁控制S轨迹。这项工作可以帮助开发高度疏水材料,也有研究非常低摩擦的机械系统。

蒸气垫

团队’S滴是莱登弗洛斯特跌落的一个例子。当液体与比液体显着更高的表面接触时,可以看到leidenfrost效果’沸点。这产生了绝缘蒸汽层,其保持液滴快速蒸发。由于下降和表面之间没有接触,因此系统的摩擦力显着降低,这使得下降高度移动并且难以控制。实际上,这些系统可以被认为是最终的疏水系统–其中液体复杂地从固体表面脱离。

While this “liquid levitation”在20世纪60年代发现并用于一些行业,尚未研究现象的基本物理学。在这个最新的研究中,大卫曲éréPalaiseau的Ecole Polytechnique的同事研究了驱动液体氧气的力量,沸腾–183 °C.它们已经创建了控制液滴运动的方法,并且还研究了下降如何与磁场相互作用。这些研究遵循了前面的团队和其他人看着纹理表面的研究,使得莱登弗罗斯特下跌的纹理表面,在所有方向上具有非常高的速度。

悬浮滴

这项最新研究的亮点是发现可以使用简单的冰箱磁铁控制滴。在实验中,研究人员通过将升液氮倒入金属容器中产生液态氧。“氧气落入容器外部的凝结,” explains Quéré. “除了是一个非常简单的过程,它还’很有意思,就像一旦你实际上‘see’ oxygen,”他说。在制作滴剂后,研究人员将它们放在玻璃板上,磁铁下面。

他们发现磁铁对滴的运动产生了强烈影响。曲éré描述互动作为“rich”. “系统几乎可以描述天体力学。磁铁充当太阳,并确定充当行星的下降的轨迹。但互动甚至更好’T只看到椭圆轨道。我们看到复杂轨迹后的滴,即使在突破之前也形成环,” he explains.

雕刻滴

当液滴直接在磁体上方通过时,发生相互作用的另一个有趣方面。研究人员发现,下降速度向下减慢,几乎被该领域困住。突破时,液滴的形状变形。曲éré指出,这在更广泛的物理背景下是有趣的,因为变形是由动能的转移引起的。“就像雨滴击中地面一样,它会失去大部分能量,因为它变形时会变形。这种能量传递是有趣的,取决于许多参数,” says Quéré. He told physicsworld.com. 新方法提供了一种方法,可以在具有可忽略摩擦力的系统中研究这种变形。

研究人员可以通过改变陷阱的强度来改变这些变形的幅度–只需将磁铁更靠近或远离板即可。曲éré说球队探讨了更多的方式使用磁铁“sculpt” a drop –例如,使用环形(环形)磁体以获得圆环形滴。然后研究人员拆下磁铁并研究甜甜圈形滴,直到它再次关闭。

引力弹弓

使用通常用于通过使用行星的重力或月亮来推动它的方法,该团队也设法加速了陷阱的液滴从陷阱中脱离陷阱。–所谓的重力辅助技术或“引力弹弓”.

“我们认为该系统是研究复杂天体力学的一种好方法,其中引力影响被磁影影响所取代,” says Quéré. “It’s喜欢有一点天空!” Quéré还说,该工作将有助于进一步发展微型工程中的非润湿技术,其中水和石油在相同的频道下行,但不能触及。

本文将发布 物理评论E..

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者