在自身蒸氣的作用下,液體可以在平面上自行移動,還能往高處走
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〖北京〗有道是水往低處流,要使它往高處走,總要額外費(fèi)些力氣。不過科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn),在有著鋸齒形起伏的水平面上,液滴可以依賴蒸氣作用自行移動,甚至流向更高處。這種“自推進(jìn)”的液體將來有可能用于冷卻電子設(shè)備里的微處理器。
據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站20日報道,Heiner Linke和他在美國俄勒岡大學(xué)及澳大利亞新南威爾士大學(xué)的合作者,使用有著許多微小鋸齒形起伏的銅制表面,在上面放置水或其它液體,并將表面加熱到遠(yuǎn)高于液體沸點(diǎn)的溫度。例如水的沸點(diǎn)是100℃,而放置水滴的銅制表面加熱到220℃。
由于表面溫度很高,液滴與表面之間會產(chǎn)生一層蒸氣,稱為Leidenfrost層。這樣,液滴就有了一個“氣墊”,就像氣墊船一樣,水平方向上一個微小的作用力就能使它運(yùn)動起來。Linke說:“我們觀察到液體以高達(dá)每秒5厘米的速度運(yùn)動?!?BR>
科學(xué)家還不能確定,促使液滴運(yùn)動的水平方向作用力來自何方。他們猜想,液體和熾熱表面之間不斷地產(chǎn)生的蒸氣,從液滴下面逃逸出來,產(chǎn)生了微小的推動力。Linke說:“鋸齒形表面的不對稱性,使得液滴下的蒸氣絕大多數(shù)沿一個方向逃逸。液滴就像河流中的船只,被蒸氣流拖動著。”
研究人員發(fā)現(xiàn),他們用來做試驗的多種液體,全部都會出現(xiàn)這種現(xiàn)象,包括液氮、甲醇、乙醇和水等等,其沸點(diǎn)差異很大,從-196℃到151℃不等。在試驗中,液滴直徑通常為1毫米,鋸齒高度為0.1毫米。
液滴的加速度可以達(dá)到1~2米/秒2。Linke說:“我們觀察到液滴最多可移動一米,直至最后蒸發(fā)掉?!毖芯啃〗M還發(fā)現(xiàn),液滴最多可以爬上傾角為10度的斜坡。
科學(xué)家設(shè)想,在內(nèi)壁為鋸齒形的管道中,裝上可自我推進(jìn)的液體,以微處理器產(chǎn)生的廢棄熱量為動力,就能制成冷卻泵,給微處理器降溫。這種泵沒有任何活動部件,不需要外部能源。研究小組已經(jīng)提交了類似冷卻系統(tǒng)的初步專利申請,但他們還不能確定,該系統(tǒng)在更小尺度(比如微處理器冷卻所需要的尺度)上是否有效,所以現(xiàn)在討論它與現(xiàn)有冷卻方法的優(yōu)劣還言之過早。
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