神奇的表面张力＊

刘建林 谷翰霖 苟飞林 兰 迪④

①副教授，②③④本科生，中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，山东青岛266580＊国家自然科学基金项目（11272357）

神奇的表面张力＊

刘建林①谷翰霖②苟飞林③兰 迪④

①副教授，②③④本科生，中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，山东青岛266580
＊国家自然科学基金项目（11272357）

表面张力 能量最小 尺寸效应 仿生

在日常生活和工农业生产中，表面张力引起大量有趣的物理现象。笔者介绍了表面张力的物理本质，并综述了自然界中表面张力引起的几个新奇现象，例如球状露珠、液膜、浮在水面的针和水面运动小动物、抱团蚂蚁筏子、荷叶超疏水、以及水鸟的特殊摄食机制等。这些表面张力诱发的现象为我们向自然界学习并仿生制造新型的工具提供了重要的思路。

在自然界和日常生活中，液体的表面张力常会引起各种各样有趣的现象。从物理的角度来看，物质的表面与其内部的分子或原子的受力状态差别是很大的。例如，液体内部的一个分子在其四面八方都受到它相邻分子的作用力，但是这些力是可以相互抵消的，因而这个分子的整体受力是平衡的。但是对处于液体表面上的分子而言，它们在一侧受到空气的作用力，在另一侧则受到液体内部分子的作用力，这两个力一般不相等，因而整个液体表面会发生变形。液体的表面分子由于发生变形而产生一种张紧的拉力，称为表面张力；因此液体的表面就具有一种不同于体内的能量，称之为表面能。……