雨滴会粘在蜘蛛网的线上吗

如果你下雨后外出，你可能会注意到蜘蛛网闪烁着水​​滴。湿透的网状物类似于用于雾收集的人造网状物：它们都具有细纤维，可以从空气中的液滴中收集水分。

现在，来自韩国首尔的Sogang大学的研究人员已经开发出一种模型来预测落下的液滴是否会粘在细纤维上，以及纤维上会留下多少水残留物。他们在本周的AIP出版社的流体物理学中讨论了他们的发现。

“工程师将应用我们的结果来控制纤维中保留的液体量，以便从雾气，空气过滤和纤维涂层技术中收集水，”西江大学机械工程师Wonjung Kim说。“据我们所知，这是对碰撞后纤维残余质量的第一次定量研究。”

金和他的学生Sung-Gil Kim的灵感来自于雨淋后被水覆盖的蜘蛛网的照片。“[图片]提出了一些问题：如果液滴撞击细纤维会发生什么?纤维上会留下多少雨滴?”金说。

研究人员着手回答他们的问题，他们通过建立一个实验来捕捉水滴撞击铜线的高速视频。他们在注射器上方的一系列高度下降了2.7毫米直径的水滴。注射器越高，液滴的冲击速度越快。研究人员还将铜线厚度从20微米变为1000微米。

当水滴撞到电线时，发生了以下三种情况之一：液滴摇晃，但最终粘在电线上，液滴从电线上完全落下，或液滴分裂。

对于给定尺寸的液滴，结果取决于其移动速度和线材厚度。

在高冲击速度下，每秒超过2米，液滴分裂。在较低的速度下，根据线的厚度，液滴被捕获或下落为一个大的下降。捕获的粗线以比细线更高的速度下降。

在某些方面，水滴的分裂是一个惊喜。“有一种韩国成语'用水切割水，'意味着徒劳无功，因为液体不能用刀分裂。但我们的结果表明，非常薄的纤维可能会分裂液滴，可能与直觉相反， “金说。

研究人员还在液滴撞击后检查了导线，看看有多少水粘在导线上。在液滴没有粘住的情况下，残余质量主要由线材厚度决定，并且可以忽略地受到冲击速度的影响。Kim指出，这对于最大限度地提高集水系统的生产率非常重要。因为完全液滴捕获仅在低速下发生，所以最终可以更有效地捕获以更高速度通过的一定百分比的水。

捕获或分离液滴的速度对于研究人员的设置是特定的。然后，他们通过分析跌落撞击线材时的力量来推广结果。重的，快速移动的液滴的惯性会将其从导线上拉下来，而表面张力会使其粘住。液滴的命运取决于液体的性质，如密度，速度和尺寸，以及液滴与线的半径比。

本研究的大多数实际应用依赖于纤维网，而不是铜线。展望未来，研究人员计划研究对复杂光纤阵列的跌落影响。