如何根據粒徑分離粒子？涂料干燥過程為您揭秘

材料牛注：觀察涂料變干或許是一件極其無聊的事，但最近的一項新研究卻發現涂料干燥機理有助改善諸如墨汁、遮光劑等產品的性能。

德國薩里大學與法國里昂大學兩校的研究者合作，從普通又枯燥的涂料干燥過程中發現了大道理——如何根據粒徑實現分離。該小組通過實物和計算機模擬展示了分離過程。

涂料干燥背后的科學

研究者發現，干燥過程中，涂料粒子經歷了特別的微觀變化過程：位于涂層頂部、粒徑較小的粒子會對粒徑較大的粒子產生排斥，從而產生分層。結果就是，小粒徑的粒子繼續留在頂層，而大粒徑的粒子因為排斥作用被推到底層。

涂料、墨汁甚至木板外層這幾類材料的工作原理類似，即都是通過其中的固態粒子將液體鋪展于載體表面，從而讓液體揮發。以上結果并不令人稱奇，令人興奮的是，“自分層”現象屬自發進行。這種機理有助于確定諸如遮光劑之類產品的有效性。該項研究主要作者、薩里大學博士生Andrea Fortini補充到。

研究人員表示，考慮粒子的粒徑通常小于人類頭發絲直徑的1/1000，可以對遮光劑中遮擋陽光的粒子進行微觀設計，使之通過排斥作用留在頂層發揮作用，相應地，底層粒子因為頂層粒子的排斥則變得相對黏著，與皮膚貼合更緊密。

后期，研究小組將會展開更深入的探索來研究如何通過操控涂層中的粒子種類和數量來控制涂層的廣度，另外還將對墨汁、涂料、黏著劑、化妝品、藥物等工業產品進行測試。

宇宙就像是破裂的涂料

涂料干燥時不僅經歷自我分層過程，而且涂層還會收縮，整個涂層內部都會產生張力，這種張力通過涂層開裂得以釋放。

杜克大學科學家表示，開裂發生時，裂開的涂層形成大小不一的相似結構體。該過程實際上是有規律的，服從一種“構型規則”模式。如此或許可用服從“構型規則”模式的開裂過程來解釋宇宙中不同天體之間的大小差異。

此次研究成果發表于Physical Review Letters。

參考原文地址：Drying Paint Reveals How Particles Separate According To Size

文章由材料牛新銳作者敏娜編譯，感謝素材組趙丹提供素材。