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理工科学霸的浪漫,是给“水”拍写真
日期:2021-11-02 】【打印 关闭
 

“通过原子现象的表面,我窥测到了一个异常美丽的内部,当想到现在必须探明自然界如此慷慨地展示在我面前的数学结构这一宝藏时,我几乎晕眩了。” ——物理学家海森堡

对于艺术美感的追求
常常能激发科学的巨大创造性
科学窥见世界运行的规律和法则
艺术发现世界的多彩和魅力
 
在力学与航空航天工程系
液滴工程实验室
同学们举办了一场摄影比赛
发现“流体”之美
实验摄影大赛
 
将日常实验中观测到的现象
捕捉进奇幻的光影之中
在高倍电镜下发现自然界的诗意
感受力与美的流动
科学与艺术总是在山顶重逢

 

 

在实验中,美丽的现象往往伴随着同样美丽的力学过程。于是,探索的过程变成了双重的享受。

 

@大赛组织者 力航系 研究生于博洋、本科生张楚唯

 

 

美丽的水滴

大赛海报封面来源于加拿大创意摄影师Corrie White。这是一个由下落液滴撞击液面激起的水花,和后一个液滴相互碰撞,形成的伞状结构。水滴溅起的瞬间,就像精美的水晶宝石艺术品。

 

 

01

在微观的流体世界中,一切都充满了幻想的色彩。水可以变成强力的纽带,将分离的纤维们拧成一股绳。液滴变成了跳动的精灵,时而任性十足,时而原地躺平。

 

你可以用你的想象力指挥气溶胶在画布上安排出你想要的图案,也可以用创造力命令射流分裂出大小不一的液滴。每一个Droplet都拥有无限的可能。

 

@ 参赛作者 翟天琪

 

 

《液滴让世界更多彩》(Droplets make the world more colorful)

作者:翟天琪

滴落在眼镜上的液滴呈现了一个更加多姿多彩的世界。

喷壶喷出无数的小液滴,在疏水处理的眼镜片上形成了大大小小的透镜,折射出了背景上无数个地球。

 

 

 

 

 

《水乳交融》

作者:吴湛

水中 云宫迅音

牛奶与水密度的区别,造成牛奶下降过程中的不稳定,从而形成云朵的形状。

 

 

 

 

 

《烛光舞者》

作者:谢强

紫外为灯光、乙醇为舞台,罗丹明6G从容而舞。起舞的罗丹明,宛如黑夜中的烛光。

一滴荧光染色剂(罗丹明6G)滴入搅拌中的酒精,在紫外线的照射下形成类似烛光的形态。

 

 

 

 

 

《移液枪下的Ballet》

作者:刘霖娜

上下两部分分别为移液枪在不同情况下的射流破裂,结合在一起成为一位美丽的芭蕾舞者。

两个移液枪枪头喷射出的水流图像,拼接在一起恰好组成了一个完整的舞者形象。

 

 

 

 

 

《五彩斑斓的黑》

作者:于博洋

钙钛矿的结晶五彩斑斓,

微观的世界也有宇宙的辽阔。

钙钛矿液滴滴落在玻璃板上(大液滴只有一根头发丝粗细),干燥结晶后形成漂亮的晶体。

 

 

 

 

《界》

作者:陈丹儿

看不见的水蒸气,看得见的冰霜。

空气中的水蒸气遇到低温的液氮瓶不断形成美丽的冰霜。

 

 

 

 

02

力学分析过程是抽象的,但是力学实验可以是具象的。特别是流体力学实验,它吸引我的地方在于我们可以通过声光电热磁的各种手段去操控它、捯饬它,这是一个把想象力施加在这些液滴、液膜上的忘我过程。

 

我觉得流体力学科研摄影最不同于生活摄影之处在于,实验摄影要求极高的分辨率。举个“栗”子:普通手机帧率是60(即一秒钟拍60张照片),而我们科研用到的高速相机每秒能拍100万帧!这么高的帧率快到什么程度呢——蚊子甚至还没飞到1微米!

 

@参赛作者 张楚唯

 

 

 

《Idea!》

作者:刘艳初

灵感乍现。

充电的液体在电场中呈树状生长。

 

 

 

 

 

《荧荧光火,离离乱惑》 组图

作者:王灏宇

A series of pictures referring to a magical phenomenon that 520nm laser ray is reflected by the inner surface of an Rh6G-Ethanol jet with an opto-fluidic resonance in progress.(直脑筋的我秒速30万公里,而你是我分了心的原因。)

这是一个激光束在荧光液柱中的传播路径,随着液滴的滴落,光束也被“分离”。

 

 

 

 

 

《以雷霆击碎黑暗》

作者:常凯

射流冲击基板,仿佛雷电击中大地。

在高压电场下,从针头中流出的液体互相排斥,形成无数个带电小液滴运动到基板上。不巧的是,这一次的电压太大,射流直接击穿空气形成“闪电”。

 

 

 

 

 

《呐喊》

热熔胶一次随机的滴落成型,气泡破碎成五官,想起Edvard Munch的作品《呐喊》。

热熔胶在120℃下粘度是水的8000倍。

 

 

 

 

《夜明珠》

作者:高立豪

罗丹明酒精溶液被绿色纳秒激光激发,散发出璀璨的荧光,宛如黑夜当中的一颗明珠,熠熠生辉。

荧光染色剂(罗丹明)液滴在滴落的过程中,被激光照射,呈现出绿色光泽。罗丹明:一种激光染料,可溶于水和乙醇。

 

 

 

 

 

《液滴》

作者:于博洋

像素也是液滴的形状。

在显微镜下观察手机上的水滴表情符号,可以看到由众多像素点组合成的液滴形状。

 

 ⬅ 这就是那个水滴

 

 

 

 

 

03

微距镜头,往往能揭示方寸间的美丽世界,这其实与我们课题组的研究方向也相关。

 

在界面现象的尺度下,不但有液滴破碎,液膜铺展,这样对称的美感,也有存在自然界中的生灵与无机物质相互杂糅的,不对称的美感。

 

@ 参赛作者 许晟昊

 

 

 

《少年不识愁滋味》

作者:张楚唯

马兰戈尼是液膜的情书。

用一根红色的铁丝弯曲成爱心的形状,沾上泡泡水(表面活性剂),再在顶部滴加泡泡水,导致液膜厚度发生变化,在光的折射下形成心碎的形状。马兰戈尼效应(Marangoni effect):由于表面张力不同的二种液体的界面存在表面张力梯度,而使质量传送的现象。

 

 

 

 

 

《水帘洞》

作者:于博洋

喷墨打印出的液滴一个一个滴落,像水帘洞一般。

喷墨打印机在工作的时候,内部液滴滴落的样子。

 

 

 

 

 

《沙漏》

作者:陈齐升

液滴与倒影形成的形状像漏斗。时间宝贵,有限的时间,做有意义的事!

这是一个速度很快的小水滴撞击在疏水玻璃板上弹起的瞬间。

 

 

 

 

 

《积浪成高丘,盘涡为嵌窟》

作者:王志备

染色液滴滴落在薄液膜上的瞬间,液滴从撞击中央向四周扩散,分别呈现出错综复杂的形态。

“积浪成高丘,盘涡为嵌窟”出自岑参的《江上阴阻雨》,诗中描绘了夏天暴风雨在江上的肆虐。图片中的液膜仅仅有100微米,相当于一张A4纸的厚度,但它并不是水平如镜,在电场力的作用下,微小的液膜也泛起了“波涛”,而圆盘中心的供液孔犹如”嵌窟“。图片作者以诗为题,意在描绘毫厘的圆盘之上的雄壮景象,表现出作者的科研浪漫。

 

 

 

 

 

《禁止熬夜》

作者:潘昱铭

熬夜做不好实验。

这是一个小液滴滴落在旋转平板上,产生的指状结构。作者在深夜状态不好的情况下进行了实验,没有得到很好的结果,于是在第二天睡醒之后重做,就取得了很好的实验现象。

 

 

 

 

 

《红月》

作者:杜更新

穹顶之下,思念的红月托起希望的光,照亮无尽的海和黑暗。

在一个圆形瓶盖上吹起一个半球形穹顶,将瓶盖里的红色溶液投影到穹顶之中。红月:泡泡水加入红色染料后在薄膜上形成的倒影。

 

 

 

 

04

摄影是对焦曝光刹那的美,流体摄影不止如此,更是发掘生活中无处不在的规律美。

 

譬如水在荷叶和玻璃表面不同的润湿现象,又如雨滴的一致尺寸......

 

@参赛作者 李亚星

 

 

 

《所念皆心荷》

作者:刘炳杨

所念皆心荷,

残荷浮水心,

落日见春意。

荷叶的超疏水表面,使得从高处落下的水滴不会湿润荷叶,甚至还能弹跳起来,最终静止下来汇聚在一起。

 

 

 

 

 

《Gerris‘s wake on water》

作者:夏辉辉

水黾以其铁掌水上漂的功夫享誉流体力学界。那么它又是如何在水面行走的呢?

水黾每划动一下可以向前移动10个身位以上的距离,那么它是如何降低阻力,获得快速且长距离的运动的呢?

这些或许可以从水面波纹的形貌和波长等信息中得到。

照片呈现的是夏日傍晚水黾在池塘水面“游弋”留下的马迹——波纹。可以发现,水黾是以类似蹬踏推击水面的方式获得向前移动的动力,该动作在水面形成同心圆波纹。之后,水黾会像船一样在水面向前滑移,在其前端形成弓形波(bow wave) 在其身后形成开尔文尾流(Kelvin wake)。

 

 

 

 

 

《人流》(Traffic flow)

作者:李亚星

低雷诺数下自由扩散,

高雷诺数下摩肩接踵。

雷诺数是一种表征流体流动情况的无量纲数。雷诺数与流体的密度、流速和特征长度成正比,与黏性系数成反比。雷诺数越大流动越紊乱,雷诺数越小流动越稳定。

 

 

 

 

 

《方寸间的大世界》

作者:许晟昊

一个小水滴里也有整个世界。

雨水打落在树叶上,在叶尖垂下一颗水珠,形成一个透镜,折射出一片青青草地。

 

 

 

 

写在最后

 

在流体力学的学习和实验中我总能感觉自己像是一个园丁,一步步构筑花园并培育花园中的花朵。你永远也猜不到下一朵盛开的花会有怎样惊艳的身姿。但只要你用心耕耘,属于你的花总会盛开,而且会开在你的手心。

 

@大赛组织者 于博洋 张楚唯

 

 

欢迎全校师生前往观展

影展地址:工学院北楼925

 

 

液滴工程实验室

Droplet ENGineering Lab

 

由力学与航空航天工程系教授邓巍巍于2017年创建,专注于微小尺度流体力学领域的基础研究、柔性电子器件喷印制造的应用研究、气溶胶对健康环境影响的交叉研究。实验室以具有自由界面的基本微纳尺度流动单元(液滴,射流,液膜)为研究对象,探索和揭示小尺度下的强界面效应、强梯度效应、多尺度效应、多场效应等引发的新现象和新机理。同时,实验室致力于解决气溶胶输运和柔性光电器件喷印中的关键流体力学问题。

 

 

 

 

❤ 彩  蛋 ❤

 

 

--- 南方科技大学 ---

新媒体中心

 

资料来源:液滴工程实验室、于博洋

值班编辑:杨奂彦

 

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