“刚换的白衬衫,炒个菜就溅上油星子,难道是我运气太差?” 不少人都有过这样的懊恼经历。但中科院物理所最新科普揭示,这压根不是 “手笨” 或 “运气差” 的问题,而是藏在热油里的物理规律在作祟。香港城市大学朱平安教授团队的最新研究更发现,热油溅落的 “粘” 与 “弹”,全由一种百年前就被发现的物理效应操控,这一发现不仅能洗清你的 “冤屈”,更有望催生防油、防火的新技术。

要弄清热油为何总 “盯” 着白衣不放,得从 1855 年英国物理学家詹姆斯・汤姆森的发现说起。当年,他在研究葡萄酒 “流泪” 现象时,首次提出表面张力梯度驱动液体流动的原理:酒精挥发后,酒杯壁上液膜的含水量更高,表面张力比杯内酒液更大,于是拉动酒液爬升后再流下,形成 “酒泪”。这一现象后来被意大利物理学家马兰戈尼重新分析,得名 “马兰戈尼效应”,核心就是 “高表面张力区域会拉动低表面张力区域”。
而朱平安教授团队则把目光对准了厨房常见的热油溅落场景,揭开了其中的关键奥秘。他们用大豆油、十六烷等油性液体做实验,在光滑玻璃、带划痕玻璃、疏水表面等多种材质上,分别测试室温、120℃加热及燃烧状态下的液滴行为。高速摄像机和热成像仪捕捉到的画面显示:室温下的油滴落到任何表面都会立刻铺散黏附,而高温或燃烧的油滴却能轻盈弹起,全程不沾表面。
“秘密藏在液滴内部的温度差里。” 朱平安教授解释,当滚烫的油滴接近冰冷的衣物表面时,底部冷却速度远快于顶部,这种温差触发了 “马兰戈尼对流”—— 液滴内部较热的液体从边缘涌向底部,同时卷进空气,在液滴与表面之间形成一层极薄的缓冲气膜。这层气膜阻止了油滴直接接触表面,就像给油滴装了 “隐形弹簧”,使其能弹离后落下别处,而非牢牢黏住。
但为何我们炒菜时的热油还是容易粘衣服?关键在于 “温度梯度不足”。朱平安团队指出,家庭烹饪时的油温虽高,但油滴溅出后在空气中会快速降温,落到衣物上时温差已大幅缩小,难以形成足够强的马兰戈尼对流和缓冲气膜,油滴自然就铺散黏附。更不巧的是,白色衣物对油渍的显色度最高,哪怕微小油滴也会格外显眼,这就让 “穿白衣必溅油” 的错觉更加强烈。
值得一提的是,这一发现打破了人们对液滴弹跳的传统认知。以往认为,液滴能弹起要么靠表面的超疏水涂层,要么像 “热锅滴水” 那样靠高温表面形成蒸气膜的 “莱顿弗罗斯特效应”。而朱平安团队证明,只要有足够的温度梯度,高温液滴能从几乎任何表面弹起,与表面特性无关,这为界面科学研究提供了新视角。
这项研究已展现出实用价值。实验显示,将这一原理与液体排斥涂层结合,能让高温油滴与塑料薄膜的接触面积减少 4 倍以上,避免材料被点燃。朱平安透露:“未来可将其应用于纺织品,研发出更高效的防油防火面料,还能优化发动机设计,让燃油液滴完全燃烧,提升效率并减少污染。”
新闻总结
中科院物理所科普及香港城市大学朱平安教授团队的研究,为 “穿白衣总溅油” 现象给出科学解释:这并非个人操作问题,而是马兰戈尼效应与温度梯度共同作用的结果。1855 年詹姆斯・汤姆森发现的表面张力梯度原理,经马兰戈尼分析后得名 “马兰戈尼效应”。朱平安团队实验证明,高温油滴因内部温差触发马兰戈尼对流,形成缓冲气膜而弹起;但家庭烹饪时油滴降温快,温差不足导致难以弹起,且白色衣物显渍明显,加剧了 “必溅油” 的错觉。该发现打破传统认知,证明液滴弹跳与表面特性无关,仅需温度梯度,未来有望应用于防油防火面料研发、发动机效率优化等领域,为解决生活及工程中的黏附问题提供新方案。
发表回复