小小咖啡渍背后竟暗藏玄机

在日常生活中，也许每个人都会有不小心把咖啡掉在桌面上的经历，但是不知道大家有没有注意到这样一个神奇的现象:如果不及时擦拭掉掉在桌面上的咖啡，等它干了以后，桌面上形成的污渍会是一个外围较暗，内部较亮的圆环。

这种现象被称为咖啡环效应。

与纯净水不同的是，从某种意义上来说，咖啡，茶等冲泡饮料都可以归为溶液。

咖啡的深棕色来自咖啡豆经过烘焙和提取后的炭黑色物质咖啡煮好后，这些物质变成几个悬浮在液体中的小颗粒我们不小心掉在衣服上或桌子上的咖啡渍的颜色是由小颗粒引起的

对于大多数普通人来说，咖啡环效应只是日常生活中的一个偶然现象，但在物理学家眼中，其背后却隐藏着玄机。

不同的蒸发率导致咖啡圈。

咖啡环效应虽然以咖啡命名，但从广义上讲，溶液在固体表面蒸发应该是一种科学现象以咖啡环为代表的可观察色环的形成过程也比较直观:当溶液滴在桌面或纸上时，液滴蒸发，而不是形成一个等比例逐渐缩小的圆，形成外侧溶质颗粒较多，内侧溶质颗粒较少的环状

这是因为当液滴中的水分蒸发时，桌面与液体之间的固液界面和液体与空气表面之间的气液界面的相互作用，导致了液滴不同位置水分的蒸发速率不同，从而促进了咖啡圈的形成。

水在桌面或纸张表面与液滴之间的界面处的蒸发速率比液滴与空气之间的界面处的蒸发速率快。

这样，液滴中间的水分子会携带溶质和颗粒到液滴边缘和桌面或纸上进行补充最后，水分蒸发后，溶质粒子在边缘聚集，逐渐变成我们看到的环

1997年，芝加哥大学物理学家西德尼·高娜和托马斯·威滕等研究人员在国际权威期刊《自然》上发表了关于咖啡环效应的学术论文在这篇文章中，首次正式描述了咖啡环效应此后，关于如何打破咖啡环效应的科研成果不断涌现

小发现背后有大应用。

咖啡圈效应不仅是生活中有趣的小现象，也给人们的日常生产生活带来一些烦恼和困扰比如打印机喷墨不均匀就是咖啡环效应造成的

为了解决这些问题，研究人员开始寻找液滴蒸发后形成均匀固体层的方法。

后来科学家发现，要解决这个问题，需要改变悬浮粒子的性质研究人员发现，不同的颗粒形状可以改变空气和液体界面处薄膜的性质，从而影响这些物质的蒸发过程

在相同的条件下，椭圆形颗粒会改变空气和液体的界面这项研究的发现直接揭示了颗粒形状对蒸发的影响，进而有效指导人们改进印刷和绘画方法

况且咖啡环效应在生物领域还是闪闪发光的在诊断方面，科学家将咖啡环效应与生物传感技术结合起来，检测唾液，血液和其他体液中的生物标志物基于这项研究，美国范德比尔特大学的研究人员创造了一种快速检测疟疾的生物方法

不仅如此，咖啡环效应还使人们注意到，同一溶液中的各种溶质可以根据颗粒大小的不同而分离。

例如，集中在咖啡圈最外面部分的颗粒直径最小，而集中在咖啡圈内部的颗粒直径较大科学家利用这一原理实现相关物质的分离

英国著名物理学家，数学家牛顿被苹果砸中头部后开始关注万有引力，随后影响了随后几年物理学的发展也许科学的奥秘就在于日常生活中的一些细微现象，等待人们去探索

下次你在喝咖啡的时候，如果你不小心把咖啡掉在了桌子上，你不妨把它擦干净，想想咖啡环效应的新应用。

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