無人機(jī)和其他飛機(jī)有效地在數(shù)英里的農(nóng)作物上噴灑殺蟲劑，但如果風(fēng)將霧氣吹離目標(biāo)，這種方法也會(huì)污染環(huán)境。其中一個(gè)問題是，航空作物噴霧器、噴墨打印機(jī)和各種其他機(jī)器很難控制微小的液滴。

普渡大學(xué)工程師是第一個(gè)研究出數(shù)學(xué)公式來測(cè)量這些液滴關(guān)鍵屬性的人，而這個(gè)公式是缺失的。普渡大學(xué)伯頓和凱瑟琳·蓋奇(Kathryn Gedge)化學(xué)工程教授奧斯曼·巴薩蘭(Osman Basaran)表示：

有很多屬性會(huì)影響液滴的形成，其中一個(gè)重要屬性是表面粘度，人們花了很長(zhǎng)時(shí)間來測(cè)量表面粘度，因?yàn)樗麄儧]有工具來做這件事。殺蟲劑和其他化學(xué)品含有被稱為表面活性劑的添加劑，這些表面活性劑分子在液體表面相互抵擋，產(chǎn)生一種叫做表面粘度的粘性力，可以使液滴變小，表面粘度越高，液滴的形狀越緊密。研究已經(jīng)想出了一種僅通過觀察液滴如何伸展就能計(jì)算表面粘度的方法。

一張拉伸液滴開始破裂時(shí)拍攝的照片，給出了可以放入一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式中的值，該公式提供了表面粘度測(cè)量。其研究和該公式發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》期刊上，這一發(fā)現(xiàn)結(jié)束了世界各地研究人員長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年使表面粘度可測(cè)量的競(jìng)賽。這篇論文的其他合著者包括漢索爾·韋、布雷登·瓦格納和普里蒂什·卡馬特。由于無法準(zhǔn)確測(cè)量表面粘度對(duì)液滴形成的影響程度，使得機(jī)器變得更安全、更精確受到了限制。

巴薩蘭領(lǐng)導(dǎo)著一個(gè)致力于解決制造機(jī)械問題背后的科學(xué)中心。該中心提供的解決方案名為普渡大學(xué)過程安全和保障中心，直接幫助農(nóng)業(yè)、醫(yī)療保健和能源等行業(yè)的合作伙伴。更好地理解水滴以及如何控制它們影響著所有這些行業(yè)，就像作物噴灑一樣，工廠的噴墨打印會(huì)產(chǎn)生微小的液滴，這些液滴可能會(huì)進(jìn)入空氣中，導(dǎo)致呼吸問題。對(duì)類液體物質(zhì)進(jìn)行更精確的控制，也可以提高機(jī)器的性能。

比如讓3D打印機(jī)能夠產(chǎn)生更可靠或更詳細(xì)的物體，表面粘度太高或太低的材料可能會(huì)導(dǎo)致制造過程中的不良結(jié)果。了解這些測(cè)量結(jié)果可以讓你使用不同的化學(xué)成分，制造不會(huì)導(dǎo)致不良結(jié)果表面粘度的材料。接下來，巴薩蘭的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將這個(gè)數(shù)學(xué)公式納入推薦新機(jī)器設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中，該公式在未來也可能成為一種商業(yè)工具，比如智能手機(jī)應(yīng)用程序。這一發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)研究開辟了許多途徑，這在以前是不可能的。

博科園｜研究/來自：普渡大學(xué)

參考期刊《物理評(píng)論快報(bào)》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.204501

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