液滴飞溅：小小水珠中的奇妙力量

在日常生活中，我们经常会遇到水龙头流水、雨滴落地等液体行为，而其中一个有趣而又复杂的现象就是液滴的飞溅。你是否曾好奇过为什么液滴会飞溅？为了揭开这个小小液滴的大故事，让我们一起来探索吧！

液滴飞溅是指当液体滴落在固体或液体表面时，液滴会产生细小的飞溅现象。这些飞溅的液滴会向外扩散，形成一个喷雾状的飞溅区域。

图 1 液滴飞溅现象

液滴飞溅涉及多个复杂的物理过程，主要包括初期扩展、底部薄膜破裂、二次雾化等。飞溅现象背后隐藏着许多奇妙的物理力量。一方面是液体内部的表面张力：液体分子之间存在着一种相互吸引的力量，称为表面张力。液滴表面的分子更倾向于与周围液体分子相互吸引，使得液滴呈现出球状或半球状。当液滴以较高速度撞击到固体表面时，液滴在外界冲击力的作用下逐渐变形扩展，这种向外运动的惯性力会克服表面张力的收缩力，破坏液滴表面的平衡状态，导致液滴发生形变和破裂，从而产生飞溅现象；另一方面是气体的影响：当液滴冲击到固体表面向外铺展时，由于固体壁面上方会形成气体薄层，起到一定的润滑作用，当气体的密度足够高时，作用在液体射流上的压力会产生一个升力效果，推动周围的液体向外喷射，从而促进液滴飞溅。

图 2 液滴飞溅的物理机制

液滴飞溅的过程受到多种因素的影响，包括液体性质（粘度、表面张力等）、表面特性（粗糙度、涂层等）、外界条件（温度、压力等）、气体环境（湿度、气流速度等）等。以固体表面性质为例，当液滴接触到某些亲水性表面时，如玻璃或金属，液滴会被吸附在表面上，减少了液滴飞溅的可能性。相反，当液滴接触到疏水性表面时，如塑料或油脂，液滴往往更容易发生飞溅现象。

图 3 固体表面疏水性对液滴飞溅的影响 左：亲水壁面 右：疏水壁面

液滴飞溅不仅在日常生活中观察得到，也在科学研究和工程领域中有重要应用。通过深入研究液滴飞溅背后的物理机制，我们能够更好地理解和控制这一现象，并将其应用于各个科学研究和工程领域。例如，在材料科学领域，液滴飞溅技术可用于制备微小颗粒、纳米材料、涂层等；在生物医学领域，液滴飞溅技术被应用于药物传递、细胞操作等方面；在医疗领域，了解液滴飞溅的机理有助于预防传染病的传播，提高医务工作者的安全性。此外，在喷墨打印、雾化燃烧等领域，液滴飞溅也发挥着重要作用。

液滴飞溅不仅是一种普遍存在的现象，更是科学探索和应用创新的重要领域之一。让我们一起保持好奇心，探索更多关于液滴飞溅的奥秘，了解世界万物的美妙之处吧！（文／李冠东 图／李冠东）