早前國內網路帶貨一哥李佳琦曾在直播間售賣不粘鍋時,“意外翻車”:本來被稱之為不粘任何東西的鍋,竟然煎幾個雞蛋就粘了。對此該不粘鍋品牌的客服還在接受採訪時表示,“不是鍋的問題,是李佳琦不會做飯。”
李佳琦帶貨不粘鍋慘遭翻車
其實從某種角度上來說,這場翻車確實有些始料未及,因為如果我們弄懂了萊頓弗羅斯特效應,就會發現,任何一口鍋都能變成“不粘鍋”。
萊頓弗羅斯特效應
萊頓弗羅斯特效應也稱萊特弗羅斯特現象,它是由荷蘭植物學家赫爾曼·布林哈夫在1732年時首次發現的。
不過,真正深入研究的人並不是他,而是德國醫生
約翰·戈特洛布·萊頓弗羅斯特
。
他在1756年時仔細研究了這一神奇的現象,並且進行多次試驗之後,就將得出的結論寫入了
《論普通水的性質》
一文中,引起了人們的廣泛關注。
萊頓弗羅斯特的著作《論普通水的性質》
首先從萊頓弗羅斯特本人的敘述來看,
當液體接觸到一個與自身沸點差異極大的物體時,就會發生劇烈汽化的現象。
而在經歷過這些以後,液體的表面就會產生一層蒸汽,這層蒸汽會將液體和高溫物體隔離開來,使得液體本身的沸騰速度有所減慢。
萊頓弗羅斯特效應相當於薄膜沸騰
舉個例子,如果我們取一塊高溫鐵板,然後從上空開始灑落水珠,這些水珠在接觸到鐵板之後,就能在鐵板上保持原狀滾動一段時間。
初次看到這一現象的人,都會感到十分詫異,而實際上,這就是萊頓弗羅斯特效應在起作用。
汽化產生的導熱性較差的水蒸氣,就像是一層保護膜,有效地進行了隔熱
。
水珠在接觸高溫表面後的變化
不過他本人在做這個實驗的時候,用到的並不是鐵板,而是一柄燒得通紅的鐵勺。據悉,在實驗當中,
水珠在鐵勺當中“懸浮”的時間達到了30秒左右
,在這之後才沸騰消失。
值得一提的是,萊頓弗羅斯特效應也不是隨意就能出現的,如果高溫物體與液體沸點之間的溫度差異較小,就無法致使
劇烈汽化
發生,從而就不存在什麼保護膜了。在這種情況下,滴落在鐵板或者鐵鍋當中的水珠,就會很快沸騰蒸發。
萊頓弗羅斯特效應中“頑強”的水珠
那麼,在弄懂這一效應的原理之後,咱們應該如何利用這種方法將鐵鍋變為不粘鍋呢?
鐵鍋如何變成“不粘鍋”?
咱們在上文中提到,萊頓弗羅斯特效應對於溫差的要求是非常高的,所以想把鐵鍋成功改造成不粘鍋,就要
將其加熱到一定的溫度
。
如果說水的沸點是100攝氏度,那麼我們就要給鐵鍋加熱至200攝氏度左右,才能親眼目睹這一神奇的現象。大家感興趣的話,可以親自使用鐵鍋實驗一下,確實是可以看到水珠在鍋中來回滾動的。
200攝氏度鐵板表面的水珠
相信一些劣質不粘鍋的商販,也正是利用了這一點來做障眼法,讓大家誤以為他售賣的鍋確實有良好的“不粘”效能。可事實上,當你換一種物質加入鍋中,或者直接改變滴入鍋中液體的種類和純度,都會影響最終的結果。
由此可見,
利用萊頓弗羅斯特效應將鐵鍋變為不粘鍋只不過是表面功夫罷了
,實際上鐵鍋並未真正地變成“不粘鍋”。想成為不粘鍋,
還是得塗上特質的塗層才行
。
不粘鍋的真正奧義在於特殊的塗層
那麼,不粘鍋的塗層是怎麼粘在鍋上的呢?是否也利用了這個神奇的原理?
不粘鍋的塗層是如何粘上去的?
當大家撫摸不粘鍋的內部時,就會發現非常的絲滑,沒有任何凸起或者不平的部位。這主要是因為,製造不粘鍋的最後一道工序,就是讓塗層完美地覆蓋在鍋的表面。
以常見的不粘鍋塗層
鐵氟龍
為例,它本身是
聚四氟乙烯
,這是一種高分子材料,
其分子外圍的氟原子幾乎對所有的物質都能產生排斥作用。
在這種情況下,“不粘鍋”就誕生了。
聚四氟乙烯棒
而想讓其完美地進行附著,並不會利用到萊頓弗羅斯特效應,因為這一效應只能用來欺騙不懂的人而已。真正利用的方法是
燒結法和化學物質改變法
,燒結法就是將鐵氟龍加熱,然後壓在鍋的表面。
至於另一種方法,一般會在高度真空的電場環境中,用離子不斷撞擊鐵氟龍需要粘合的一面,在成功撞開氟原子之後,再利用其他的原子來替代它,使它與鍋的表面完美的粘合在一起。
需要注意的是,在這一過程當中,暴露在使用表面的鐵氟龍當中的氟原子,是沒有遭到破壞的。
不粘鍋的剖面形貌及塗層的化學成分
既然真正不粘鍋的製造和萊頓弗羅斯特效應之間沒有太大的關係,那麼這一效應還能有何運用呢?難道說就是幫大家看鐵鍋如何滾水珠,找個樂子而已?
該效應的其他運用
自該效應被發現,已經過去了二百多年了,其最令科學家關注的就是汽化之後產生的那層
“隔膜”
,他們希望可以讓其穩定出現,並且為我們
提供隔熱功能
。
在這種情況下,一些科學家研製出了基於熱平板上萊頓弗羅斯特效應的自推進器件,簡言之
具有該效應的液體被應用在了一種能夠穩定保持該效應的器件上
。如果後續能夠將這種器件運用於各個領域,那麼必然能帶來全新的技術突破。
科學家研究的自推進器件
值得一提的是,除了這種高大上的運用,如今的生活中也有許多該效應的體現。比如一些具備古老民俗的地區,都有著
赤腳踩炭火
的習俗,那麼,真的是這些人不怕熱嗎?
顯然不是,這種習俗也正是應用了萊頓弗羅斯特效應,人們在踩炭火之前,都會
先將腳放入涼水中完全浸溼
,這樣的話腳與炭火接觸時,也會形成隔熱的水蒸氣膜,從而不讓炭火灼傷腳上的肉。
不過,這種接觸的時間不宜太久,因為這層水蒸氣膜存在的時間比較短,一旦它消失,人會立馬感到炭火的灼燒。
赤腳踩炭火是因為腳上也有隔熱膜
此外,我們還能利用這一現象完成“
液氮挑戰
”。因為液氮的沸點大約為零下196攝氏度,而人體的均溫為37攝氏度左右,二者之間巨大的溫差,使得人手在伸入液氮並迅速拿出時,不會被這種低溫凍傷。
當然,就和踩炭火一樣,這個時間不能太長,如果太長的話表面的“氮膜”消失,依舊會被凍傷。
基於萊頓弗羅斯特效應的液氮挑戰
需要注意的是,萊頓弗羅斯特效應除了會被瞭解的人當做“障眼法”來使用,它的存在對某些特定場所而言還是相當危險的。比如化工廠或者需要電焊作業的地方,這裡的液體在接觸到了高溫物質之後可能會發生爆炸,所以在對酷熱車間進行降溫之前,需要特別注意這一情況。
高溫車間需要特別注意這一效應
而對於
液體爆炸
的情況,有研究人員認為只要沸水和高溫物質之間的蒸汽層阻隔時間可以變長,就能儘可能規避爆炸的風險。
改善水珠和高溫物質間的蒸汽層是關鍵