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<p>麻省理工学院工程师的新研究有助于解释为什么水坑停止扩散的科学当你将一点水洒到桌面上时,水坑会扩散 - 然后停止,留下一个边界清晰的明确区域的水只有一个问题:科学家用来描述这种流体流动的公式说水应该不断扩散每个人都知道情况并非如此 - 但为什么呢</p><p>麻省理工学院的研究人员现在已经解开了这个谜团 - 尽管这种现象看起来微不足道,但这一发现的后果可能非常重要:了解这种流动的流体对于从齿轮和机械润滑到潜在的二氧化碳排放过程的过程至关重要</p><p>多孔的地下构造新的研究结果在Ruben Juanes,土木与环境工程副教授,研究生Amis Pahlavan,研究员Luis Cueto-Felgueroso和机械工程教授Gareth McKinley的论文“物理评论快报”中报道</p><p>经典的薄膜模型描述了液体薄膜的扩散,但它并没有预测它会停止,“Pahlavan说,事实证明这个问题是规模问题之一,他说:只有在分子水平上,才能解决这个问题</p><p>停止流动开始出现即使这些力量微不足道,它们的效果也会改变液体的行为方式在很大程度上是显而易见的“在这个问题的宏观视野中,没有任何东西可以阻止水坑的扩散</p><p>这里缺少一些东西,”Pahlavan说,传播的传统描述有许多不一致之处:例如他们需要无限的力量才能让水坑开始扩散但是靠近水坑边缘,“液体 - 固体和液体 - 空气界面开始互相感觉”,Pahlavan说:“这些是宏观描述中缺失的分子间力量”正确地解释这些力量可以解决以前的悖论,他说“这里引人注目的是什么,”Pahlavan补充说,“实际上阻止水坑的是仅在纳米尺度上作用的力”这很好地说明了纳米级物理如何影响我们的日常经验,他说,某人的溢出牛奶是否会停在桌面上或整个地板上弄得一团糟可能看起来像是一个很少重要的问题除了可能被浸泡的人,或者必须消除泄漏之外,所涉及的原则会影响许多其他情况,其中计算流体如何表现的能力会产生重要后果例如,了解这些影响可能是必须确定需要多少油来保持齿轮系不干,或者需要多少钻井“泥浆”才能使石油钻井平稳地工作这两个过程都涉及液体薄膜的流动许多更复杂的流体流动也是如此Juanes说,归结为相同的基本原则 - 例如,碳封存,从化石燃料排放中去除二氧化碳并将其注入地下地层的过程,如多孔岩石了解注入的流体如何通过岩石中的孔隙扩散,或许取代水,对预测这种注射的稳定性至关重要“你从一个非常简单的事情开始,比如水坑的蔓延,但你得到的对于分子间力量非常重要的事情,“Juanes说”同样的过程,相同的物理学,将在许多复杂的流程中发挥作用“新发现可能重要的另一个领域是微芯片的设计随着它们的特征变得越来越小更小,控制热量的积累已成为一个主要的工程问题;一些新系统使用液体来消散热量了解这种冷却液如何在芯片上流动和扩散对于设计这样的系统非常重要,Pahlavan说普林斯顿大学机械和航空航天工程教授霍华德·斯通没有参与这个系统工作,说,“作者已经产生了一个很好的结果......这与许多润湿情况有关他们引入了一种数学形式,涉及液体和固体之间的非流体动力学相互作用,并在文献中常见的薄膜描述中使用它然后,他们获得了几个新的见解我相信这篇论文会引起社会中许多人的兴趣“这个初步的分析只涉及完美光滑的表面 Juanes说,在进行研究时,下一步将扩展分析,将流体流动包括在粗糙表面上 - 这更接近于条件,例如地下多孔地层中的流体“这项工作使我们能够能够更好地描述复杂几何形状中的多相流,如粗糙裂缝和多孔介质“这项工作得到了美国能源部的支持PDF研究的副本:部分润湿的薄膜:接触线动力学的内部选择来源:David L钱德勒,