有趣的實驗：通電液滴可形成迷你版土星環結構

研究人員在實驗中對一個液滴通入電脈衝，發現液滴「赤道」形成一個小液滴環，其外形頗似迷你版土星環。

當電場應用於懸浮在蓖麻油的硅油液滴時，硅油液滴變得扁平，並在液滴「赤道」噴射環狀小液滴。

圖中是放大的環狀小液滴，其直徑大約0.01毫米。

通過對微小液滴進行通電，科學家能夠建立迷你版土星環。

雖然科學家最新建立的迷你版土星環非常絢麗，但是這個「行星系統」並非僅具有審美價值，該研究將有助於研製產生微觀、統一大小微粒和膠囊的新方法，其應用非常廣泛，例如：藥物、墨水、化妝品、塗料和陶瓷製造等。

當一個通電液滴暴露在電場中，該液滴將形成兩個電極。之前研究表明，這些電極受到電場源的牽引，會形成錐狀外形，如果牽引力足夠強，錐狀前端將變成液滴噴嘴。關於該效果的實驗被稱為「電霧化」，經常涉及到被導電性較差液體包裹的液滴實驗。在這項最新研究中，美國西北大學資深工程師佩蒂亞·弗拉霍維斯卡（Petia Vlahovska）和同事希望探索當液滴進入通電性更強的液體中，將會發生怎樣的情景，特別是硅油液滴懸浮在蓖麻油上。

之前研究發現當液滴放置在兩塊電鍍板之間時，將比周圍具有更好的導電性，其兩極會攜帶與電鍍板相反的電荷，當液滴放入通電電鍍板之間，將產生異性相吸效應，導致液滴兩極向外牽引（朝向電鍍板方向），兩極變成錐狀結構，液滴變成足球狀。

這項最新發現表明，當液滴比周圍環境導電性更差時，其兩極攜帶與電鍍板電極相同的電荷。弗拉霍維斯卡指出，由於這一過程像同性排斥，電鍍板電極和液滴兩極之間的排斥力將壓縮液滴成為類似M&M巧克力豆的形狀。

如果電場足夠強，研究人員發現這些壓縮液滴的「赤道」會噴射同心環狀小液滴，其外形頗似迷你版的土星環。在實驗中1毫米直徑的硅油液滴會生成大量小液滴，小液滴的直徑大約是0.01毫米。

佩蒂亞說：「我非常吃驚地發現液滴分離形成一個環狀結構，我根本沒有想到會發生這樣的狀況。」她強調稱，我們可以在充分控制下生成環狀結構，並且能夠對該狀態進行開啟和關閉。未來研究將進一步探索哪些材料可用於製造「微粒環效應」，具有該效應的材料越多，其應用就越廣泛。

目前，佩蒂亞和研究同事紐約大學昆特·布魯索（Quentin Brosseau）計劃將這份研究報告發表在7月20日出版的《物理評論快報》上。（葉傾城）

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