科学家发现形成莱顿弗罗斯特效应的最低温度 基础物理学或迎突破

doco2012

莱顿弗罗斯特效应是一种著名的物理现象，首次发现于1756年，当时，莱顿弗罗斯特在一把烧得通红的铁勺上滴了一滴水珠，水珠竟然悬浮起来并持续30秒！当液体接近比其沸点温度高得多的表面时，就会发生莱顿弗罗斯特效应，从而产生了一层绝缘的蒸汽层，防止液体快速沸腾。由于这种效应，液滴会悬停在表面，而不是物理接触它。

虽然莱顿弗罗斯特效应早在几个世纪前就被发现了，但不同研究报告的蒸汽层开始形成的温度却有显著差异。因此，世界各地的许多物理学家都在继续研究这一现象，以便更好地理解它是何时以及如何发生的。

埃默里大学的研究人员最近证明，莱顿弗罗斯特水蒸气层可以在远低于其形成所需的温度下维持。这一发现发表在《物理评论快报》上，可能对物理学几个领域都有理论和实践意义。

物理学家还没有确切地发现蒸汽层最终是如何消散的，但观察到，它的消散伴随着液体接触固体表面和迅速的爆炸性沸腾。除了为物理研究提供信息外，为这些问题提供一个答案对一些利用冷却热物体的行业，甚至对探索蒸汽岩浆喷发这种现象的行星科学也极具价值。

研究人员一开始使用电气技术来回答这些问题，在形成过程中精确监测蒸汽层的厚度，随着热材料冷却，一直到蒸汽层自发坍缩。在水中加入一点盐，液体就成了电路的一部分，而薄薄的蒸汽层就成了电容器，这使研究人员能够在坍塌时刻前后的几毫秒内高速监测蒸汽层。

除了收集水蒸气层的一些测量数据外，研究团队还使用高速视频来检测水蒸气层坍塌的确切时刻。令人惊讶的是，他们发现，虽然要在浸在水中的热金属物体周围形成蒸汽层，需要将其加热到240摄氏度，但当物体冷却到140摄氏度时，同一蒸汽层可以保持稳定。悬浮液滴维持的较低温度与盐浓度或实验中使用的金属类型无关。

最值得注意的发现是，似乎有一个较低的温度来维持莱顿弗罗斯特水蒸气层的稳定性，有一个“较高的温度”形成，一个“较低的温度”失效。”这是一个非常实用的发现，将突破基础物理学。

在未来，这组研究人员收集的结果可以为许多领域的研究提供信息。事实上，从摩擦到软组织、纳米级冷却和微流体的研究，稀薄、润滑的液体和气体层的物理学在许多领域都是一个正在进行的研究课题。