3D打印颗粒在流体表面自我推进

2024-12-02 09:59:38

阿姆斯特丹大学的一小群物理学家展示了3D打印颗粒在给定正确燃料的情况下,能够自我推进穿越流体表面的能力。该团队在arXiv预印本服务器上发布了一篇描述他们颗粒的论文。

先前的研究表明,表面张力低于周围流体表面张力的液滴会扩散而不是混合,这种现象被称为Marangoni效应。例如,水杯中的一滴酒精会在水面扩散而不是与水混合,并保持这种状态直到它蒸发。在这项新研究中,研究团队利用这一效应创造了自我推进的颗粒。

这些颗粒被3D打印成类似曲棍球的形状——每个直径大约1厘米。这些颗粒是空心的,使它们具有浮力。研究人员将曲棍球的空心部分描述为燃料箱,他们向其中倒入少量酒精。他们还在曲棍球上戳了一个微小的孔,以便当它被放入水中时酒精可以慢慢逸出。由于Marangoni效应,酒精试图扩散,同时带动曲棍球一起移动。

测试显示,酒精越强,颗粒移动得越快——最快速度约为每秒6厘米。他们还发现,他们可以保持颗粒移动长达500秒。他们还以相同的方式推动更大的颗粒,并发现在液体表面同时使多个颗粒运动可以引发他们所描述的“Cheerio效应”,即碗中的Cheerios(一种早餐谷物)会相互连接并协同移动的现象。


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3D打印颗粒

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