撰文 Katherine Wright
翻译 田莉（HKUST）
审校 朱梦轩 金庄维
液滴的形状可用于测量弹性膜中的张力各向异性。加拿大麦克马斯特大学的拉斐尔·舒尔曼（Rafael Schulman）及其研究团队发现，喷洒在弹性膜上的液滴形状与膜的张力有关——在各向异性的弹性膜上时，液滴呈椭球状，其长轴指向局部张力最大的方向。该团队能够据此计算薄膜中局部张力的大小和方向。此方法能在获得薄膜张力分布的同时保障薄膜完好无损。
图片来源：R. Schulman et al., Phys. Rev. Lett. (2017)
想要了解拉伸薄膜的张力？液滴喷雾告诉你答案。加拿大麦克马斯特大学的拉斐尔·舒尔曼（Rafael Schulman）及其同事的研究显示，当薄膜的张力在某个方向上大于另一个方向时，喷洒在膜上的球形液滴会变成椭球形。这一发现表明，液滴可以描绘出薄膜的张力分布，就像铁屑显示出磁场的分布那样。
该研究组悬挂起一张具有均匀的张力的弹性膜，然后将甘油滴喷洒到膜上。他们观察到液滴呈现近乎完美的球形。但是，当研究团队拉伸薄膜，使它产生各向异性的张力时，喷洒在表面上的液滴看起来更像 M&M's 巧克力豆。具体来说，液滴的长轴与薄膜张力较大的方向一致。
基于液滴薄膜的侧视图，舒尔曼团队及其在巴黎 ESPCI 的同事通过在现有模型中加入各向异性张力的修正，能够计算出薄膜中的局部各向异性张力。这样他们就能得到薄膜上每个点处应力的方向和大小，从而描绘出薄膜的张力分布。值得一提的是，该方法能保证薄膜完好无损。
来源：
https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.118.198002
论文信息
【标题】Liquid Droplets Act as “Compass Needles” for the Stresses in a Deformable Membrane
【作者】Rafael D. Schulman, René Ledesma-Alonso, Thomas Salez, Elie Raphaël, and Kari Dalnoki-Veress
【刊期】Phys. Rev. Lett. 118, 198002 (2017)
【DOI】10.1103/PhysRevLett.118.198002
【摘要】We examine the shape of droplets atop deformable thin elastomeric films prepared with an anisotropic tension. As the droplets generate a deformation in the taut film through capillary forces, they assume a shape that is elongated along the high tension direction. By measuring the contact line profile, the tension in the membrane can be completely determined. Minimal theoretical arguments lead to predictions for the droplet shape and membrane deformation that are in excellent agreement with the data. On the whole, the results demonstrate that droplets can be used as probes to map out the stress field in a membrane.
【链接】 https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.198002
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