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科學家觀察油漆乾燥過程中的圖案揭示了充滿運動和神秘的世界

科學家觀察油漆乾燥過程中的圖案揭示了充滿運動和神秘的世界

2023-10-03 Comments 0 Comment

研究人員發現,乾顏料的圖案受顏料濃度和乾燥溫度的影響。美國化學學會《Langmuir》雜誌上的一項研究顯示,顏料濃度較低或放在溫度較低表面上的顏料滴在乾燥後像”煎蛋”,而顏料濃度較高或在較高溫度下乾燥的顏料滴看起來比較均勻。研究結果表明,透過調整顏料濃度和乾燥溫度,可以控制乾燥後塗料的最終外觀。

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咖啡濺出的水在乾燥後會在水坑邊緣留下深色污漬。但是,當油漆滴乾燥時,有些看起來像”煎蛋”,”蛋黃”的顏色被純白的光暈包圍,而有些則看起來均勻一致。為了了解這種變化,研究人員在ACS 的《Langmuir》雜誌上報告說,他們觀察了顏料的乾燥過程。他們發現,顏料濃度和溫度會影響液體的膠化和蒸發,而這些資訊有助於控制乾漆的形狀。

油漆含有多種物質的混合物,包括樹脂、顏料、添加劑和溶劑(如水)。由於油漆的成分複雜,油漆滴蒸發時會產生各種化學作用,有時會導致出現不理想的圖案或細小裂縫。一般來說,藝術家和家庭油漆工都希望油漆塗抹到表面後顏料分佈均勻一致。但如何避免顏料液乾燥時形成圖案,目前還不是很清楚。因此,斯特拉-拉莫斯、凱瑟琳-巴倫廷及其同事希望研究影響水性塗料蒸發的因素。

Drying-Paint-Patterns-777x385.webp

當油漆滴乾燥時,它們可能看起來像”煎蛋”(左圖,刻度線為一毫米),也可能形成更均勻的顏料分佈(右圖)。圖片來源:改編自《Langmuir 2023》,DOI: 10.1021/acs.langmuir.3c01605

研究人員製備了五種水性丙烯酸顏料和水的混合物,然後將溶液滴在加熱的玻璃載玻片上。隨著液體的蒸發,他們對沉積物進行了分析和拍照,並觀察到三種現象:

起初,液體的內流和外流並存:內流從高溫的基底流向溫度較低的液滴頂部,外流則來自毛細管流動。

最終,顏料懸浮液的凝膠化增加了黏度,減緩了顏料的流動。

最後的乾燥步驟將顏料鎖定在載玻片表面。

顏料量和玻璃表面溫度都會影響乾顏料滴的大小、形狀和圖案。研究人員發現,顏料濃度較低或沉積在溫度最低的華氏86 度表面上的顏料滴,其中心會積聚五顏六色的分子,呈現出”煎蛋”的外觀。顏料濃度越高,溫度越高,最高可達華氏176 度,乾燥後的圖案就越均勻,整個圓圈的顏色分佈也越均勻。

要控制乾顏料的外觀,可以根據最終想要的圖案調整顏料濃度和表面溫度。

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