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现如今，“喝咖啡”已经成为一种时尚。身边不少小伙伴们，每天如果不喝上一杯咖啡，总感觉生活和工作中少了点什么。如果生活中的你经常喝咖啡，那么你或许会遇到咖啡不小心散出或滴落的情况。

不知道你是否注意过：滴落在桌面上的咖啡如果不及时擦拭，等它干燥后，桌面上形成的污渍就是一个外围深色、内部浅色的环。

这种现象被称为“咖啡环”效应。然而，这个看似简单的 “咖啡环”效应背后却隐藏着实则不然的巨大玄机。

什么是“咖啡环”效应？

从广义上来讲，“咖啡环”效应代表着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也是较为直观的：当溶液滴落在桌面或是纸张上时，液滴蒸发并不会形成等比例渐渐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。

“咖啡环”效应缘何发生？

当咖啡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，导致处在滴液不同位置的水的蒸发速率不一致，进而促使了咖啡环的形成。

在桌面或纸面与液滴之间的交界处，水的蒸发速率要比液滴与空气之间的交界处的蒸发速率快。因此，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。

最终，在水蒸发掉之后，溶质小颗粒们不断在边缘累积，就慢慢变成了我们所看到的环。

 “咖啡环”效应转化应用

1997年，国际知名学术期刊《自然》杂志上首次发表了关于“咖啡环”效应的学术论文，之后不断有科学研究围绕这一有趣的现象展开。

事实上，“咖啡环”效应不仅会出现在我们喝咖啡的时候，还时不时出现在我们的生活和工作中。例如，打印机喷墨不均匀就是由咖啡环效应造成的。因此，科学研究人员就此开始积极寻找液滴蒸发后如何形成均匀固体层的办法。

随着研究工作不断深入，科学家们发现，解决这一问题需要改变悬浮颗粒的性质。研究者们发现，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。这一研究提示了颗粒形状对于蒸发作用，进而有效的指导人们改进印刷和绘画的方法。

除此之外，“咖啡环”效应在生物学领域也有着诸多应用。在诊断技术方面，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、血液等体液中的生物标志物。

不仅如此，“咖啡环”效应还让人们关注到可以按照颗粒尺寸的不同，分离出同一种溶液的多种溶质。举例而言，集中在咖啡环最外侧的颗粒直径最小，集中在咖啡环内侧的颗粒直径更为大些，利用这一原理可以实现相关物质的分离。

因此，下次当你不小心把咖啡滴在桌面上，如果你有兴趣，不妨耐着性子观察一些时间，那个神奇的“咖啡环”效应很快就会显灵了。

本文图片来源：摄图网

作者介绍

周剑平 医学博士

上海交通大学医学院附属瑞金医院

呼吸与危重症医学科 副主任医师

简介：（兼）瑞金医院无锡分院呼吸与危重症医学科执行主任，国家呼吸系统疾病临床研究中心瑞金分中心学术秘书，中国睡眠研究会第四届睡眠呼吸障碍委员会青年委员，上海市医学会呼吸专业分会 第十二届青年委员，上海市医学会呼吸专业分会 第十二届委员会控烟组副组长，上海市中西医结合分会第一届呼吸技术专业委员会委员，上海市医学会科普专业分会第九届、第十届青年委员，上海市中西医结合学会第七届呼吸系统疾病专业委员会青年委员，上海市医师志愿者联盟首席医疗专家，上海科普作家协会健康教育委员会控烟组组长，无锡市医学会呼吸专业分会 副主任委员。

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