阿姆斯特丹大学3D打印粒子利用马兰戈尼效应实现自我推进

阿姆斯特丹大学的一组物理学家开发出了3D打印粒子，利用马兰戈尼效应，该粒子能够自行在流体表面推进。

马兰戈尼效应
马兰戈尼效应是指表面张力低于周围流体的液滴在流体表面扩散而不是混合。一个常见的例子是酒精在水面上扩散直至蒸发。利用这一现象，研究人员设计了能够通过释放酒精作为燃料自我推进的粒子。

这些粒子被 3D 打印成空心冰球状，直径约为 1 厘米。空心设计使它们具有浮力，每个粒子都包含一个内部“燃料箱”，里面装满了酒精。当粒子被放在水中时，一个小针孔可让酒精逐渐逸出，从而产生连续的扩散运动，推动粒子向前移动。

表现与观察
实验表明，酒精浓度越高，粒子的运动速度越快，速度可达每秒 6 厘米。研究人员还发现，粒子在耗尽燃料之前最多可以移动 500 秒。研究人员还测试了较大的粒子，多个粒子之间的相互作用产生了 Cheerio 效应，即单个粒子相互吸引并一起移动——就像牛奶中的谷物团块一样。

潜在应用
研究人员表示，他们的 3D 打印自推进粒子可以启发环境和工业应用领域的新解决方案。例如：
• 环境清理：这些颗粒可能有助于收集或去除液体表面的污染物。
• 化学分布：颗粒可以将化学物质均匀分散在流体表面，为传统的混合方法提供了一种替代方法。

通过增材制造进行创新
这项研究凸显了 3D 打印在创建复杂、功能性设计方面的多功能性，这些设计可以与环境动态交互。通过将增材制造与基本物理原理相结合，研究团队为从环境科学到工业加工等领域的新应用打开了大门。

欲了解更多详细信息，请参阅arXiv上的完整预印本论文。
https://arxiv.org/abs/2411.16011

来源：phys.org