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这里有一个您可以在家尝试的实验：在一个盘子里装满水，然后在水面上滴少量面粉。面粉颗粒会像微小的星爆一样迅速分散，并散布在液体表面。
这个简单的步骤，在美国国家科学院院刊即将在线发表的一篇论文中描述，揭示了一种物理现象，这种现象在许多小颗粒和液体中都很常见，但对该研究的作者来说仍然是一个谜。
因此，Pushpendra Singh和他的同事着手解开其潜在的机制。Singh 是新泽西理工学院的一位机械工程师，他解释说，爆炸性分散是由于垂直毛细力将颗粒拉入液体表面的漂浮平衡状态而产生的。
“当一个颗粒与液体表面接触时，它会减少液体表面积，因为一部分表面现在被颗粒占据了，”Singh 说。“基本上，这意味着系统的总能量减少了。能量必须转移到某个地方，而实际上它被颗粒获得了。”
在诸如水之类的低粘度液体中，颗粒倾向于超过其平衡位置，并像加重弹簧一样上下浮动，在此过程中达到惊人的快速垂直速度。Singh 和他的合著者确定，界面力可以将纳米级颗粒加速到大约每小时 160 公里。（颗粒越小，在表面力的作用下它可以达到的速度就越大。）
这些振荡驱动排斥性流体动力，以快速的速度将颗粒推开，尽管速度不如其较小的垂直运动中看到的极端速度。“一个颗粒位于表面上，它在上下振动，并且它将周围的一切都移开，”Singh 解释说。“如果您滴落不止一个颗粒，那么每个颗粒都在做同样的事情。”他估计，通过这种机制分散的颗粒的水平速度比颗粒的垂直速度低一个数量级左右。
令人惊讶的是，颗粒掉落的高度对其到达气液界面后的能量分散几乎没有影响。“这不是问题，无论您从多高的地方掉落它们，”Singh 说，他指出，在粒子缓慢穿过漂浮在水面上的油层的实验中，当粒子到达水面时，也观察到了相同的快速分散。“您可以进行一些简单的分析来表明，由于您从一定高度掉落颗粒而使其具有的动能，与颗粒被捕获时获得的界面能相比，实际上是微不足道的。”