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科学家观察油漆干燥过程中的图案 揭示了充满运动和神秘的世界
发布日期:2023-10-01 21:57:56  稿源:cnBeta.COM

研究人员发现,干颜料的图案受颜料浓度和干燥温度的影响。美国化学学会《Langmuir》杂志上的一项研究显示,颜料浓度较低或放在温度较低表面上的颜料滴在干燥后像"煎蛋",而颜料浓度较高或在较高温度下干燥的颜料滴则看起来更均匀。研究结果表明,通过调整颜料浓度和干燥温度,可以控制干燥后涂料的最终外观。

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咖啡溅出的水在干涸后会在水坑边缘留下深色污渍。但是,当油漆滴干燥时,有些看起来像"煎蛋","蛋黄"的颜色被纯白的光晕包围,而有些则看起来均匀一致。为了了解这种变化,研究人员在 ACS 的《Langmuir》杂志上报告说,他们观察了颜料的干燥过程。他们发现,颜料浓度和温度会影响液体的胶化和蒸发,而这些信息有助于控制干漆的形态。

油漆含有多种物质的混合物,包括树脂、颜料、添加剂和溶剂(如水)。由于油漆的成分复杂,油漆滴蒸发时会产生各种化学作用,有时会导致出现不理想的图案或细小裂纹。一般来说,艺术家和家庭油漆工都希望油漆涂抹到表面后颜料分布均匀一致。但如何避免颜料液干燥时形成图案,目前还不是很清楚。因此,斯特拉-拉莫斯、凯瑟琳-巴伦廷及其同事希望研究影响水性涂料蒸发的因素。

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当油漆滴干燥时,它们可能看起来像"煎蛋"(左图,刻度线为一毫米),也可能形成更均匀的颜料分布(右图)。图片来源:改编自《Langmuir 2023》,DOI: 10.1021/acs.langmuir.3c01605

研究人员制备了五种水性丙烯酸颜料和水的混合物,然后将溶液滴在加热的玻璃载玻片上。随着液体的蒸发,他们对沉积物进行了分析和拍照,并观察到三种现象:

起初,液体的内流和外流并存:内流从高温的基底流向温度较低的液滴顶部,外流则来自毛细管流动。

最终,颜料悬浮液的凝胶化增加了粘度,减缓了颜料的流动。

最后的干燥步骤将颜料锁定在载玻片表面。

颜料量和玻璃表面温度都会影响干颜料滴的大小、形状和图案。研究人员发现,颜料浓度较低或沉积在温度最低的华氏 86 度表面上的颜料滴,其中心会积聚五颜六色的分子,呈现出"煎蛋"的外观。颜料浓度越高,温度越高,最高可达华氏 176 度,干燥后的图案就越均匀,整个圆圈的颜色分布也越均匀。

要控制干颜料的外观,可以根据最终想要的图案调整颜料浓度和表面温度。

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