水滴什么时候会爆炸?新发现太神奇了( 二 )

当雨滴从天空落下时,受到风暴云产生的电场的影响,将水分子以球形结合的表面张力就会失去对水分子的控制,而电场则会随着电荷在水滴表面的不断积聚,将水滴向外拉扯。

近年来,已经有不少微流体学的研究者利用这种效应,用电场来操纵和移动液滴,但仍然没有一个简单有效的方法来计算水滴的稳定极限,即水滴在电应力作用下保持完整、或发生爆裂的理论阈值。

因此,当电场足够强,液滴就会在某一个时刻无法维持平衡,开始变得不稳定继而爆裂。

水滴什么时候会爆炸?新发现太神奇了

不同电场强度对水滴形状的影响。图:MIT

看来现在我们终于明白了。

在实验过程中,Beroz及其团队用高速摄像机拍摄了置于带电金属板上的水滴,并着眼于电场迫使液滴爆炸前的那一刻,在那一瞬间观察水滴的临界稳定形状。

研究人员发现,这个稳定极限受到了幂次法则的限制,该定律可以解释水滴处于物体表面(无论静止还是滑动)或自由漂浮于空中时的破裂阈值。

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