落地的水滴没有飞溅 只是跳起了芭蕾舞而已

对于许多人来说，下雨是一件很烦人的事。雨天只能躲在家里，望着水滴处处飞溅。但水滴落在地上只能飞溅吗？能不克不及用来做点蓄含意的事？刻期，中国科学院化学研讨所宋延林课题组与清华大学冯西桥、李群仰等研讨人员相助，发明着落的水滴撞击到不凡平面后，梗概以超越每分钟7300转的速度高速旋转，在地面跳起了“水点芭蕾舞”。相干研讨功效颁发在《天然·通讯》杂志上，并离别被《自然》和《科学》杂志选为钻研亮点进行报导。

此次碰撞不像牛顿说的那样

早在三百多年前，英国科学家艾萨克·牛顿坐在苹果树下思考，被落下的苹果砸中了脑袋，这使他灵光一闪，悟出了万有引力定律这个世界上最硕大的法则之一。

当然这个故事的着实性有待考证，但咱们可以很确切地晓得，落在牛顿头上的苹果要末静止在头上，要末会从头上滚落或弹走。这些碰撞举动，牛顿也对其发展了总结，并提出了闻名的“牛顿碰撞定律”。

牛顿碰撞定律认为，两个互相碰撞的物体，碰撞后的来到速度与碰撞前的靠近速度之比称为复原系数。对付纯粹弹性碰撞来讲，复原系数为1，但这种状况只会呈现无理想情况中；对于纯粹非弹性碰撞来说，恢复系数为0。实践的碰撞历程，复原系数大部分介于0与1之间。

在该定律的统率下，人们对固体之间的碰撞轨则有了更深入的体会。一样平常来讲，碰撞先后改变的是物体的速度大小和偏袒，很难篡改物体的流动形态。

液滴撞击固体外貌是生活中的思空见贯情景，例如下雨、喷洒农药等等。通常以为，水点碰撞到固体外貌后的举止也合适“牛顿碰撞定律”，即水滴要末聚积在表面，要末从外表线性回弹。

而此次，研讨职员把持图案化的非凡听从轮廓对液滴碰撞举止进行切确调控，首次完成了液滴碰撞后的高速旋转运动，水点的运动状态由碰撞畴前的平动变成了碰撞之后的转折，攻破了经典“牛顿碰撞定律”的研讨范围，开拓了液滴撞击研究的新视线。

未来，一滴水也能发电

水点落到固体外面后的消息举动多数在几毫秒到十几毫秒的时间内完成。水点撞击表面后的究竟（水点弹回或飞溅）取决于固体外面的组织与化学素质。但是，因为水滴具有可变形性，且撞击水滴与固体发生彼此感化的速度疾速，操控这种举动好不容易。

该钻研接纳的图案化外观，差距地区对液体具有差异化的粘附力。当液滴撞击到外观后首先铺展成为圆形液膜。在不对称粘附力的作用下，液膜发生各向同性回缩行为。非向心的粘附力构成力矩，且感化效果随着液膜的回缩逐步积攒，终极形成角动量。该过程当中，液滴由碰撞前的平动酿成了碰撞后的转动，转变成全新的流动形状。

研究人员借助同步高速成像琐屑，对这一行为发展了具体的记实与剖析。钻研标明，外貌粘附力求案的对称性对液滴碰撞举止起着关头感导。经由旋转图案的旋转对称性/镜面临称性，可使液滴碰撞后发作旋转、翻腾、竖直回弹等多种行为。“我们琐屑研讨了液滴碰撞及回弹过程，经由调节基底漫湿性图案的旋转对称性或镜面对称性，提出了液滴碰撞管教的普适性规律，实现了多种繁杂液滴回弹举止控制。”宋延林说道。

液滴碰撞后制作生高速旋转，完成液体平动能向滚动能的转化。这与水力发电历程中，水的动能转化为发机电转子的动能进而发生电能不异，液滴碰撞历程中液滴的迁移变动能也能够被搜集与哄骗。

基于此道理，钻研职员研制了利用单个液滴进行物体驱动的新型液滴驱动器，将图案化漫湿性的基底漂浮在磁悬浮体系中，水滴落在表面后发生发火旋转流动。当4.8毫克的液滴碰撞到94毫克的基底后，能驱动基底以超越50°每秒的角速度滚动。该研讨在水力能量征集与行使、水上漂浮物驱动、高效降温等方面具备普及的使用近景。

宋延林表现，这项钻研为液体动能的利用（如水利发电）开拓了新的思绪和左袒。比方说，可以在合适的地方安装这类微型水能发电装置，而无须局限于大江大河上的水力发电站。当雨滴落在上面时，就梗概启动下面的转子滚动，将动能转换为电能，供人们垄断。（陆成宽）