(以下文章來源于微信公眾號中科院物理所,作者魚非我&opzk。)
銀杏為什么叫銀杏?
你思考過這個(gè)問題嗎?
大家都喜歡秋天金燦燦的銀杏葉,
(臭臭的)銀杏果:那我呢?那我呢?
實(shí)驗(yàn)器材
可可粉、蠟(可選)、網(wǎng)球、水杯、羽毛球(可選)、銀杏果(可選)、所標(biāo)杯
實(shí)驗(yàn)步驟
第一步:
為網(wǎng)球表面附著一層可可粉。
第二步:
將銀杏果放入水中,可以發(fā)現(xiàn)銀杏果的表面出現(xiàn)了一層薄薄的“銀膜”,這也是銀杏果為什么叫做“銀”杏的緣故之一。
接著,將附著有可可粉的網(wǎng)球放入水中,網(wǎng)球底部成功形成了一層“銀膜”。拿出網(wǎng)球后,除了溶解的表層可可粉外,可可粉幾乎沒有被水浸濕。
第三步:
對比不加可可粉的網(wǎng)球表面,也能看到一點(diǎn)銀色表面,只是效果不佳,說明純網(wǎng)球表面的這種性質(zhì)(具體是什么性質(zhì)往下看吧~)不如可可粉好。
也可以抹點(diǎn)蠟再試一試。
第四步:
還可以使用乒乓球來模擬。把乒乓球上面粘上一層雙面膠再蘸上可可粉就行啦~
第五步:
與該現(xiàn)象類似(原理一致),羽毛表面也不沾水,可以讓液滴在表面順暢地滑來滑去。
原理解說
銀杏果入水之后被包裹一層“銀膜”,這是因?yàn)殂y杏果表面有一層果膠和蠟,這層蠟質(zhì)形成了疏水結(jié)構(gòu),即水分子不容易直接滲透或附著在表面。當(dāng)銀杏果入水后,水分子接觸疏水表面時(shí),難以與表面形成強(qiáng)的氫鍵,水分子形成一層薄膜。銀杏果的表面有微小絨毛或突起,這些微結(jié)構(gòu)可以含一層空氣,導(dǎo)致空氣被包裹在水和果表面之間。空氣折射率比水低,折射后這層空氣膜看起來就像是“銀膜”。
因此如果要模仿銀杏表面,理論上就需要一個(gè)表面疏水 絨毛(突起)的結(jié)構(gòu)。可可粉/抹茶粉可以實(shí)現(xiàn)疏水的效果(想想你沖粉的時(shí)候是不是總會沖成小疙瘩?)。因此我們選用了網(wǎng)球 可可粉,乒乓球 雙面膠 可可粉來模擬這一過程。
當(dāng)然,用網(wǎng)球的深層原因是非極性的高分子表面一般表面能低。如果你想從本質(zhì)(即從能量的角度)去理解表面為什么疏水,那請移步小編寫的《聽說沖鋒衣上熱搜了?玩轉(zhuǎn)荷葉,教你認(rèn)識沖鋒衣為啥防水》文章,里面會介紹Wenzel模型,Cassie-Baxter模型,看完你就是專家啦。
上方實(shí)驗(yàn)的銀杏果來自物理所園區(qū)的銀杏樹下,是熟透了的銀杏果,因此疏水效果已經(jīng)不夠強(qiáng)烈了(疏水表面并不穩(wěn)定,容易被破壞)。下方圖片中的銀杏果比較青澀,放入水中后出現(xiàn)的“銀膜”更厚更亮。
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