给拿铁分层有多不容易?科学家为此发了篇论文

本周《自然-通讯》论文Laboratory layered latte报告的实验表明,将热的浓缩咖啡倒入温牛奶中能够产生分明的层次,但只有在特定的倾倒速度下才会发生。这些发现帮助鉴定了一种在软材料中构建层次结构的直接方法


将热的浓咖啡倒入热牛奶后出现了分层。

Nan Xue, Sepideh Khodaparast and Howard A. Stone.

当热梯度导致一部分液体温度上升、密度变小的同时,另一部分液体温度下降、密度增加,产生对流环,于是分明的层次便在液体中形成。两种不同种类的热梯度之间的对抗会导致一种相似的现象,叫双扩散对流。这种现象在海洋分层中可见,由不同盐度和温度的对抗产生。

将染色的热水倒入NaCl溶液中出现了分层。

Nan Xue, Sepideh Khodaparast and Howard A. Stone.

为了理解分层在日常生活中(比如制作拿铁)如何产生, 美国普林斯顿大学的Howard Stone和同事对一种模仿咖啡的试验液开展实验。他们鉴定双扩散对流是导致拿铁中不同密度的层次出现的机制。在这里,实验揭示热梯度(热浓缩咖啡和温牛奶之间的温度差异)和密度梯度(由注入浓缩咖啡产生)之间存在对抗。他们报告倾倒速度对层次的产生至关重要,过低的倾倒速度虽然能使液体混合,但是并不能分离层次。作者提出,这个来自日常生活的例子可以被应用于工业,这种在软性材料中产生层次的方法易操作、可重复。


模拟混合液体中层次的形成过程。

Lailai Zhu, Nan Xue and Howard A. Stone

他们建议的分层策略在食品科学和材料科学中具有应用前景。

Ncomms|doi:10.1038/s41467-017-01852-2

点击“阅读原文”免费下载并阅读论文

Laboratory layered latte

相关文章


为什么往咖啡里倒牛奶的模拟会拖慢超级计算机?

香槟开瓶时的雾气,一共有几种颜色?