小小咖啡渍

　　竟暗藏玄机

　　在日常生活中，或许每个人都有不小心将咖啡滴到桌面的经历，不知道你是否注意到这样神奇的现象：如果滴到桌面的咖啡不及时擦去，等它干燥之后，桌面上形成的污渍就是一个外围深色、内部浅色的环。这一现象被称为咖啡环效应。

　　咖啡的深褐色来自咖啡豆经过烘焙、萃取后的炭黑色物质。在咖啡被冲泡之后，这些物质就变成悬浮在液体中的小颗粒。我们不小心滴到衣服或者桌面的咖啡渍就是由小颗粒造成的。

　　蒸发速率不同

　　导致咖啡环出现

　　咖啡环效应虽然以咖啡命名，但其实是溶液在固体表面蒸发时发生的一种科学现象。以咖啡圆环为代表的、可观察到的有色圆环的形成过程是较直观的：当溶液滴落在桌面或是纸张上时，液滴蒸发不会形成缩小的圆圈，而是形成外侧溶质颗粒多、内侧溶质颗粒少的圆环形状。

　　液滴中的水在蒸发时，桌面与液体之间的固液界面和液体与空气表面的气液界面的相互作用，导致处在液滴不同位置的水的蒸发速率不一致，从而形成咖啡环。

　　在桌面或纸面与液滴之间的交界处，水的蒸发速率比在液滴与空气之间的交界处的蒸发速率快，液滴中间的水分子就会携带溶质和颗粒来到液滴与桌面或纸面的边缘进行补充。在水蒸发之后，溶质小颗粒不断在边缘积累，就慢慢变成我们所看到的环。

　　1997年，芝加哥大学物理学家西德尼·纳高和托马斯·威腾等研究人员就在国际权威期刊《自然》杂志上发表关于咖啡环效应的学术论文。在这篇文章中，咖啡环效应第一次被描述出来。此后，关于如何破除咖啡环效应的科学研究成果也不断出现。

　　小发现背后有大应用

　　咖啡环效应不仅是生活中有趣的现象，还给人们日常的生产、生活带来困扰，比如打印机喷墨不均匀就是由咖啡环效应造成的。为了解决这些难题，研究人员开始寻找液滴蒸发后形成均匀固体层的办法。

　　后来，科学家们发现，想要解决这一问题，就需要改变悬浮颗粒的性质。而不同的颗粒形状能够改变空气和液体交界面上的薄膜性质，从而影响这些物质的蒸发过程。在同等条件下，椭圆形的颗粒会改变空气和液体的交界面。这揭露了颗粒形状对蒸发的作用，进而指导人们改进印刷、绘画的方法。

　　咖啡环效应还应用到了生物领域。科学家们将咖啡环效应与生物传感技术结合，用于检测唾液等体液中的生物标志物。美国范德比尔特大学的研究人员就在此研究基础上创造了一种快速检测疟疾的方法。咖啡环效应还让人们按照颗粒尺寸的不同，分离出同一种溶液中的多种溶质。

　　科学的奥秘就藏在日常生活的一些细微现象中，等待人们去探寻。你喝咖啡的时候，若是不小心将咖啡滴到桌面上，不妨不紧不慢地将它们擦干净，同时畅想有关咖啡环效应的新应用。

　　（市科协供稿）