多雨的季节，究竟怎么才能不当落汤鸡？| 正经玩

中科院物理所

昨天 13:49

原创：中科院物理所

最近下雨也太太太太多了

即使打了伞衣服都会湿

如果能驯服雨滴

让它往哪流就往哪流该有多好啊！

实验器材

所标杯、火柴、蜡烛、移液管、剪刀、纸杯

实验过程

在酒精灯下加热并搅拌

我们的实验底座是正经玩之前介绍过的疏水炭黑层，可以参考前文

剪掉纸杯底部边缘的凸起

并向纸杯中加入半杯水

避免使用蜡烛时烧着纸杯

将纸杯置于蜡烛上方

纸杯底部会被烤成黑色

黑乎乎的纸杯底部

形成了超疏水的表面

我们已经快速地复刻好了这个炭黑底座

现在就可以用火柴棍在炭黑上刻上一些轨迹或图案

比如刻一个五边形来拦住我们的水滴

让它也变成五边形的形状

（相比于上次用的锡纸是不是方便了一些）

这些图案几乎只能是凸多边形

大家可以试试凹多边形会发生什么

当然比较有趣的是给水滴造一些导轨

让水滴可以自由滚动

并且在我们滴入新的水滴时

这些水滴会相互吸引

改变一下轨道的形状也是可以的

在每一条轨道中水滴会寻找能量最低的点与形状

但如果有多个轨道或者孤岛

在我们添加足够多的水时

它们还会以总体能量最低的方式汇聚在一起

大家也可以尝试更多样的轨道与图案哦~

btw：难道想要驯服雨滴的路径

方法是在雨伞上划道道？

妈妈打我的理由又变多了...

原理解说

纸杯底部的烛焰会发生不完全燃烧 ，使得大量的炭黑颗粒吸附在杯底。杯底大量吸附炭黑颗粒后会使杯底表面具有粗糙的表面结构。当水滴落到这个表面上时，空气会填充粗糙表面上的空隙
   
   ，从而降低了表面与水的吸附力 ，形成超疏水表面 。而疏水的表面主要有两种状态：Cassie-Baxter态与Wenzel态，取决于液滴与表面空隙的吸附程度，如下图：

像杯底的炭黑、自然界中的荷叶以及蝴蝶的翅膀等就更接近于Cassie态，水几乎不会留下痕迹。而被火柴划过的炭黑、自然界中的花瓣等就更接近于Wenzel态，尽管水不会浸润表面，但是在流过表面时会在缝隙中有所残留。

火柴划过的炭黑部分由于仍有一定的吸附力，和未被划过的炭黑相比能量会更低一些，所以水滴更倾向于留在这些点或者轨道中，由于杯底会有一些轻微的弯曲所以水也会寻找轨道中最低的位置。但随着水的增加，这种局部能量最低态会被水滴的重力或者与流至其他区域的水的表面张力所克服，从而挣脱这个轨道，形成总能量最低的形状。