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2017-03-21 09:47 |
科學(xué)家打破泡沫演變“弱肉強(qiáng)食”法則
泡沫具有特殊的性能，如高比表面積、可壓縮性、聲波控制、光學(xué)衍射和散射，同時(shí)具有固體和液體的力學(xué)性質(zhì)等，其應(yīng)用涵蓋了材料科學(xué)、海洋工程、環(huán)境科學(xué)、生物醫(yī)藥、化學(xué)工程、食品生產(chǎn)及微電子學(xué)等方面，對(duì)人類的生存和發(fā)展具有重要的作用。1873年，比利時(shí)科學(xué)家 Plateau 開(kāi)創(chuàng)了泡沫物理學(xué)。從那之后，人們開(kāi)始對(duì)泡沫世界展開(kāi)深入的探索。百余年來(lái)，泡沫的結(jié)構(gòu)規(guī)律和演變過(guò)程已經(jīng)形成了比較成熟的體系，但是對(duì)泡沫演變進(jìn)行調(diào)控卻一直存在巨大的挑戰(zhàn)。最主要的原因就是泡沫世界中存在著一套類似叢林法則的“弱肉強(qiáng)食”現(xiàn)象：大小不同的氣泡在奧斯瓦爾德機(jī)制的影響下，會(huì)呈現(xiàn)出“大的越大，小的越小”的現(xiàn)象。因此，對(duì)其結(jié)構(gòu)演化的有效調(diào)控成為了泡沫研究領(lǐng)域百余年來(lái)的一個(gè)難題。 ^^v\ T
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然而，泡沫世界的這一“叢林法則”即將被科學(xué)家打破。中科院化學(xué)所宋延林課題組發(fā)現(xiàn)了一種巧妙的方法，能夠?qū)ΧS泡沫演變模式進(jìn)行調(diào)控，將泡沫世界的“弱肉強(qiáng)食”調(diào)控為一種“限富濟(jì)貧”的新機(jī)制，并以此為基礎(chǔ)發(fā)展出了一種全新概念的納米印刷術(shù)，也為其它類似體系演變的控制提供了新的思路。 ql],Wplg
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課題組研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)固體表面不是平滑的，而是具有微米結(jié)構(gòu)的情況下（圖1a），氣泡在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)與這些微米結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用從而產(chǎn)生形變，使得氣泡的曲率半徑不再隨體積的增大而持續(xù)增大，反而可能出現(xiàn)逐漸減小的情形（圖1b）。曲率半徑變小意味著氣泡的長(zhǎng)大能力變?nèi)�，即大氣泡不再具有吞并小氣泡的能力，從而限制了其持續(xù)增長(zhǎng)，維持了小氣泡的長(zhǎng)久存在，實(shí)現(xiàn)了泡沫體系中“限富濟(jì)貧”的均一圖案化（圖1d）。 5~ jGF
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