探索宇宙奧秘 · 理性思考

你有沒有發(fā)現(xiàn)，蜂蜜總是倒不干凈，鐵鍋洗完很快生銹？這些廚房里的日常煩惱，其實(shí)都指向同一個物理問題：薄膜流動。

美國布朗大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)近期在《流體力學(xué)雜志》發(fā)表兩項(xiàng)研究。他們精確計(jì)算了傾倒殘留液體所需時間與粘度的關(guān)系，還發(fā)現(xiàn)了防止鐵鍋生銹的最佳等待時間。

研究人員建立了粘滯流體傾倒的數(shù)學(xué)模型。他們發(fā)現(xiàn)，倒出殘留液體所需時間與粘度成正比，與容器開口尺寸成反比。

具體而言，蜂蜜等高粘度液體需要更長時間流出。研究給出了精確方程，可計(jì)算回收99%殘留物所需的確切等待時長。

關(guān)于鐵鍋防銹的研究更具實(shí)用價(jià)值。實(shí)驗(yàn)表明，洗完鍋第一次倒水后，應(yīng)該等待幾分鐘再進(jìn)行第二次傾倒。

物理機(jī)制在于：殘留的水膜會在鍋底重新匯聚成液滴。如果等待時間太短，傾倒無法帶走足夠水分；等待太久，水膜蒸發(fā)會導(dǎo)致氧化生銹。

研究計(jì)算了水在金屬表面的薄膜流動速度。最佳等待時間既能讓足夠的水量匯聚以便一次性倒出，又不會留給氧氣充分的反應(yīng)時間。

這些研究屬于流變學(xué)和輸運(yùn)現(xiàn)象的經(jīng)典領(lǐng)域。從麥克斯韋建立粘彈性理論開始，科學(xué)家就在探索流體與固體的邊界行為。

薄膜流動不僅是廚房問題。在半導(dǎo)體制造中，光刻膠的均勻涂布依賴精確控制薄膜流動；航天器燃料在微重力下的輸運(yùn)也遵循相似規(guī)律。

布朗大學(xué)團(tuán)隊(duì)將高深理論帶回日常生活。他們用定量方法證明，廚房確實(shí)是研究材料科學(xué)和物理學(xué)的最佳實(shí)驗(yàn)室。

中國科學(xué)家在相關(guān)領(lǐng)域也有深厚積累。中國科學(xué)院力學(xué)研究所長期致力于非牛頓流體力學(xué)研究，在復(fù)雜流體本構(gòu)關(guān)系方面取得系列突破。

在應(yīng)用層面，中國廚具產(chǎn)業(yè)正從經(jīng)驗(yàn)制造轉(zhuǎn)向科學(xué)設(shè)計(jì)。多家企業(yè)與高校合作，運(yùn)用表面物理技術(shù)改進(jìn)防銹涂層和疏水材料。

這項(xiàng)研究對中國家庭也有直接參考價(jià)值。傳統(tǒng)中式鐵鍋的養(yǎng)護(hù)講究"烤干"，而新研究則從流體力學(xué)角度驗(yàn)證了"二次傾倒"的科學(xué)性。

下次當(dāng)你傾斜蜂蜜瓶等待那最后一滴，或是洗完鐵鍋準(zhǔn)備收納時，你正在見證流體力學(xué)的精確運(yùn)作?？茖W(xué)從未遠(yuǎn)離生活，它就藏在廚房的方寸之間。

Thin film flow in the kitchen, Physics of Fluids (2026). DOI: 10.1063/5.0308586

American Institute of Physics. "Reduce rust by dumping your wok twice, and other kitchen tips." Phys.org, March 3, 2026.