太空科学课(二十四)——奇妙的“乒乓球”赛

  文/ 太空熊猫君 图/ 无聊的冰块

  在微重力环境下,与火焰的形状类似,水也会聚集成球形。这一点我们在之前的数次天宫课堂中都见识过,不过这一次,航天员们又为我们展示了更为有趣的太空“乒乓球”实验。

  朱杨柱先是用水囊挤出一个水球,桂海潮用普通的乒乓球拍靠近它,结果水球不但没有被推走,反而好像沾在球拍上一样,随着球拍移动。随后,朱杨柱又换了一个被干毛巾包裹起来的乒乓球拍,这一次当球拍轻轻拍击水球之后,水球居然就被球拍推走了!朱杨柱和桂海潮在空间站里打起了太空“乒乓球”!

  可是,为什么普通的乒乓球拍会吸住水球,包裹了干毛巾的球拍反而可以将水球击出呢?这就和材料的疏水性这个知识点有关啦。之前我们讲过水的表面张力和附着力,水球会附着在光滑的乒乓球拍上,而当我们用干毛巾包裹球拍之后,水球遇到的则是充满了绒毛的毛巾表面。这样的表面有什么神奇之处呢?原来,毛巾表面布满的疏水微绒毛也和水形成了“微纳结构”。这种结构具有很好的疏水性,能让水在其表面形成球状水珠。

  类似的现象在我们的生活中也很常见,例如荷叶上的水珠。与其他容易被水浸润的物体不同,当水流到荷叶上之后,就仿佛与荷叶之间隔着一层薄膜,并不能将荷叶浸润。如果你将荷叶上的水珠倒掉,荷叶依然是十分干爽的。像荷叶表面这种无法被水润湿的现象,我们就称之为材料的疏水性。

  为什么会出现这样的现象呢?荷叶看似平整光滑,在显微镜下却呈现出另一番景象:它的表面布满了密密麻麻的凸出来的结构。这些凸起都很小,只有微米甚至是纳米级别,它们之间充斥着空气,一旦有水停留在上面,就会在水与荷叶表面之间形成一个非常薄的空气膜。再加上荷叶分泌的蜡质物质本身也具有疏水性,这样就使得荷叶无法被水珠润湿啦。

  我们平时洗脸、擦汗用的毛巾,表面也布满了微小的绒毛,这些绒毛使得水球与毛巾之间形成了空气膜,具有很好的疏水性,所以水珠不但不会被毛巾吸收,反而会被毛巾推开。由于材料的这种疏水性,具备防水、防冰、防雾、自清洁的特性,因此从日常生活到航空航天业,在众多领域都可以看到疏水材料的应用。

  你是不是想问,既然干毛巾具有疏水性,那为什么我们还可以用它来洗脸、擦汗,它怎样吸收水分呢?想一想你是如何使用毛巾的。肯定是需要将它轻轻按压在水中。在这个过程中,毛巾表面的绒毛被挤压,空气膜不存在了,毛巾的疏水性大大减弱,水就会被毛巾内部的纤维空隙吸收进去啦!

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