厨房纸巾原理?
波纹流能够快速地吸收纸面附近的液体,并通过毛细作用将液体扩散。为了验证这一猜想,研究者制作了一个透明的微流体装置来模拟波纹结构。这一装置由两层平行的玻璃构成,中间有波纹状的密封结构。在波纹结构外,有1mm宽的开口用于注入流体。在玻璃层之间,流体在毛细力的作用下快速地向波纹中心扩散,并逐渐充满整个间隙。这一过程与之前观察到的波纹流体流动非常相似。
而在没有波纹结构的情况下,液滴会在重力与毛细力的作用下,沿着纸面缓慢地向下伸展。这一过程与没有波纹的普通滤纸吸水的过程相似。
为了证实自己的猜想,研究者尝试改变毛细作用力,例如改变纸面的粗糙度,或者施加一个垂直的外部气体流场,从而破坏流体的毛细作用。在毛细作用失效之后,没有波纹的普通滤纸仍然可以稳定地将液体由上到下传递,但是具有波纹结构的厨房纸巾则会因为液体被波纹结构阻隔而无法使用。这证实了波纹的特殊吸水性能的确是来自于毛细作用。
而如果使用更粘稠的液体,波纹结构则会逐渐失效。当液体的粘度足够大时(10Pa*s),波纹的作用完全失效,即使在有毛细作用的条件下,液体也很难进入波纹内部。
研究者还制作了有微米级波纹结构的硅胶薄膜,并测试了这些薄膜在不同粘度下的吸水性能。这种薄膜的吸水能力比厨房纸巾更加强大,在粘度高达10Pa*s的条件下,仍然具有很强的吸水性能。这一发现说明,在一些特殊的应用中,使用波纹结构会具有很高的优势。