特殊管道中 黏稠液體反而流動更快

從生活常識來看，越黏稠的液體流動速度越慢。一組科學家發明了一種用於管道內壁的塗層，卻能產生相反的效果：越黏稠的液體流動越快。他們實驗的數據顯示，黏性一千倍的液體流動速度可提升十倍。

不同液體在管道內的流動速度在很多領域都很重要，從工業用途如煉油廠，到生物系統像人類的心臟。如果需要加快液體在管道內的流速，傳統的做法是加大液體的壓力。

可是這個方法存在侷限性，因為向管道內施加的壓力存在極限值，否則管道將爆裂。這對於細管情形尤其如此，比如使用微流體操作製藥或研發複雜化學品的技術。因此研究人員在考察是否有其它辦法在無需增加液體壓力的情況下增加液體的流速。

10月16日發表在《科學進展》（Science Advances）期刊上研究稱，找到了一種複合物，作為管道內壁塗層，具有排斥液體的效果。

主要研究者芬蘭阿爾托大學（Aalto University）應用物理學教授（Robin Ras）拉斯說：「這種超疏水的表面具有微小的氣泡，當液滴停留在其表面的時候，就像被擱置在一個氣墊上一樣。」

拉斯說，如果將一滴蜂蜜和一滴水滴在具有這種塗層的開放表面上，然後將表平面略微傾斜，在重力的作用下，仍然是黏度低的水滴向下滑動的速度更快。

但是當液滴被困在像微流體環境的那種細管中的時候，情況就不同了。

拉斯說，這時管壁上的超疏水塗層，在管道內部和液滴的外部形成一個由空氣組成的間隔。「越黏稠的液滴周圍的空氣間隔越大。更大的空氣間隔導致黏稠的液體在管道內流動的速度更快。」

合作研究者貝克霍姆（Matilda Backholm）說：「重要的發現在於，黏稠度低的液體滲入周圍的氣墊之間。這使得較稀的液體在流動的時候，其下方的空氣起到一定阻礙的作用，而黏稠的液體則更容易通過。」

研究顯示，流速差距比較顯著。比如甘油的黏稠度是水的千倍，在管道內的流速是水流的十倍。

研究組開發了一套流體力學模型，可預測液滴在具有這種塗層的管道內流動的情況，並通過調整塗層的特性，開發新的微流體系統，將有助於微流體技術、化工和製藥領域。◇

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特殊管道中黏稠液體反而流動更快