如何根据粒径分离粒子？涂料干燥过程为您揭秘

材料牛注：观察涂料变干或许是一件极其无聊的事，但最近的一项新研究却发现涂料干燥机理有助改善诸如墨汁、遮光剂等产品的性能。

德国萨里大学与法国里昂大学两校的研究者合作，从普通又枯燥的涂料干燥过程中发现了大道理——如何根据粒径实现分离。该小组通过实物和计算机模拟展示了分离过程。

涂料干燥背后的科学

研究者发现，干燥过程中，涂料粒子经历了特别的微观变化过程：位于涂层顶部、粒径较小的粒子会对粒径较大的粒子产生排斥，从而产生分层。结果就是，小粒径的粒子继续留在顶层，而大粒径的粒子因为排斥作用被推到底层。

涂料、墨汁甚至木板外层这几类材料的工作原理类似，即都是通过其中的固态粒子将液体铺展于载体表面，从而让液体挥发。以上结果并不令人称奇，令人兴奋的是，“自分层”现象属自发进行。这种机理有助于确定诸如遮光剂之类产品的有效性。该项研究主要作者、萨里大学博士生Andrea Fortini补充到。

研究人员表示，考虑粒子的粒径通常小于人类头发丝直径的1/1000，可以对遮光剂中遮挡阳光的粒子进行微观设计，使之通过排斥作用留在顶层发挥作用，相应地，底层粒子因为顶层粒子的排斥则变得相对黏着，与皮肤贴合更紧密。

后期，研究小组将会展开更深入的探索来研究如何通过操控涂层中的粒子种类和数量来控制涂层的广度，另外还将对墨汁、涂料、黏着剂、化妆品、药物等工业产品进行测试。

宇宙就像是破裂的涂料

涂料干燥时不仅经历自我分层过程，而且涂层还会收缩，整个涂层内部都会产生张力，这种张力通过涂层开裂得以释放。

杜克大学科学家表示，开裂发生时，裂开的涂层形成大小不一的相似结构体。该过程实际上是有规律的，服从一种“构型规则”模式。如此或许可用服从“构型规则”模式的开裂过程来解释宇宙中不同天体之间的大小差异。

此次研究成果发表于Physical Review Letters。

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

文章由材料牛新锐作者敏娜编译，感谢素材组赵丹提供素材。