美国埃默里大学的研究人员在《物理评论快报》中发文称，即便远低于形成温度，莱顿弗罗斯特蒸汽层也能稳定存在。
一滴纯净的莱顿弗罗斯特液滴在低于沸点时，仍然悬浮在加热的铝表面之上。
莱顿弗罗斯特效应是一种著名的物理学现象：当液体接近比其沸点高得多的高温表面时，就会产生一层隔热的蒸汽层，防止液体快速沸腾。在该效应的作用下，液滴会悬浮在表面上方，而不会与之产生物理接触。
莱顿弗罗斯特效应早在几个世纪之前就已为人所知，但研究人员发现，蒸汽层开始形成的温度存在显著差异。因此，物理学家们对这种效应展开了持续研究，以便更好地理解它的发生机制。当地时间9月23日，美国埃默里大学的研究人员在《物理评论快报》中发文称，即便远低于形成温度，莱顿弗罗斯特蒸汽层也能够稳定存在。该发现或将对多个物理学领域的研究产生推动作用。论文作者Justin C. Burton说：“多年来，我们团队一直在研究莱顿弗罗斯特效应……研究是在极高的温度下进行的，虽然液滴和高温表面之间的蒸汽层的厚度和人类发丝直径接近，但却相当牢靠。”
Burton等在多年的研究中取得了大量新发现，但一个关键的问题仍然悬而未决：莱顿弗罗斯特温度是多少？换句话说，蒸汽层在表面形成并持续一段时间所需的确切温度是多少？找到这些问题的答案，对于冷却行业，甚至行星科学领域的研究都有重要价值。Burton说：“我们尝试用电子技术来解答问题。在蒸汽层形成过程中，我们精确地监测了它的厚度，直至热表面冷却、蒸汽层自发塌缩。在水中加入少量盐，液体就形成了部分电路，超薄的蒸汽层构成了电容器。这使得我们能在塌缩时刻前后几毫秒内监测蒸汽层。”
除了收集蒸汽层的厚度数据外，研究人员还使用高速摄像机记录了蒸汽层塌缩的确切时刻。令人惊讶的是，虽然让浸没在水中的热金属周围形成蒸汽层，需要将温度提高至超过240摄氏度，但当其冷却到140摄氏度时，同一蒸汽层仍能保持稳定。因此，研究人员认为维持悬浮液滴的较低温度与盐浓度、金属类型无关。
Burton说：“我认为，这次工作最重大的发现在于，莱顿弗罗斯特蒸汽层有‘较高的形成温度’、‘较低的失效温度’以及‘较低的维稳温度’。这一发现也许将超越基础物理学的范畴。”
科界原创 编译：德克斯特 审稿：西莫责编：陈之涵
期刊来源：《物理评论快报》
期刊编号：0031-9007
原文链接：https://phys.org/news/2021-09-unveils-minimum-temperature-droplets-levitating.html
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