喜歡喝咖啡的人會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象，從杯中溢出的咖啡蒸發(fā)后所留下的殘?jiān)皇且粋€(gè)實(shí)心渾圓的污漬，而是呈現(xiàn)出一種環(huán)形的印記，類似于汗水在衣服上形成的鹽圈。很多人對(duì)此不以為意，但這個(gè)現(xiàn)象卻引起了科學(xué)家的好奇與關(guān)注。

具體來(lái)說(shuō)，一滴咖啡蒸發(fā)后，會(huì)在液滴的邊緣形成一個(gè)比中間區(qū)域顏色深得多的暗環(huán)，這種不均勻的沉積現(xiàn)象就是所謂的“咖啡環(huán)效應(yīng)”。事實(shí)上，許多溶有固體小顆粒物質(zhì)的溶液，在液體蒸發(fā)后也會(huì)出現(xiàn)類似的情況。這個(gè)不起眼的現(xiàn)象，不僅是一種令人好奇的效應(yīng)，更是與眾多需要固體顆粒均勻沉積的應(yīng)用都相關(guān)的特別現(xiàn)象，例如噴墨打印、光子元件組裝以及DNA（脫氧核糖核酸）芯片制造等都涉及其中。

“咖啡環(huán)效應(yīng)”本質(zhì)上是一個(gè)流體力學(xué)的體現(xiàn)，環(huán)的形式不依賴于流體成分、顆粒以及基底的材料，溶質(zhì)顆粒的沉積以自組裝的方式進(jìn)行。那么如何能夠使溶質(zhì)顆粒均勻沉積，避免出現(xiàn)咖啡環(huán)呢？科研人員在顆粒形狀影響“咖啡環(huán)效應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)中使用了橢球顆粒。橢球會(huì)被幅向的流動(dòng)推到液滴的邊緣，當(dāng)橢球到達(dá)邊緣時(shí)，它們不但不會(huì)密集地堆積，反而會(huì)在液滴表面形成松散的網(wǎng)絡(luò)層。隨著更多橢球的到來(lái)，網(wǎng)絡(luò)以無(wú)序的方式向液滴中部蔓延，阻止了后來(lái)的顆粒被推到邊緣。因而，當(dāng)液滴干燥后，橢球顆粒就會(huì)覆蓋液滴占據(jù)的整個(gè)區(qū)域，咖啡環(huán)也就隨之消失了。

理解顆粒形狀在液滴變干的過(guò)程中所起的作用，有助于人們改進(jìn)在印刷和繪畫等領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí)，這一規(guī)律也適用于生物和醫(yī)療環(huán)境。

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一滴小小的咖啡漬居然蘊(yùn)藏著這么多的奧秘

圖文簡(jiǎn)介

喜歡喝咖啡的人會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象，從杯中溢出的咖啡蒸發(fā)后所留下的殘?jiān)皇且粋€(gè)實(shí)心渾圓的污漬，而是呈現(xiàn)出一種環(huán)形的印記，類似于汗水在衣服上形成的鹽圈。