实验物理学家和理论物理学家以及一名高分子科学家联手采用较之先前更薄的片材，实现了从液体中包裹住其中一种液滴。这种更薄的可高度弯曲的片材解除了这些限制，并获得了一类新的包装形状。

 

马萨诸塞大学艾摩斯特分校材料研究人员最近提出并验证了一种包装形状，用于将液体中的一种液滴包住。图示为半径1.52 mm、厚39 nm的片材，漂浮于氟化油上的硅油中的水滴。图片来源：UMass Amherst/Joseph Paulsen

为了包裹住液体中的一种液滴，材料科学家通常是采用分子状的肥皂或微纳颗粒。采用薄片来包裹液滴是完全不同的方法，通过毛细血管作用将液滴自然包裹在薄膜的覆盖物之中，但是因为需要施加一定的力来弯曲液滴周围的片材，通常认为这限制了该过程的完成。

现在，马萨诸塞大学艾摩斯特分校的实验物理学家、理论物理学家以及一名高分子科学家联手采用较之先前更薄的片材，实现了这种包裹过程。这种更薄的可高度弯曲的片材解除了这些限制，并获得了一类新的包装形状，实验物理学家Narayanan Menon如是说。

他指出，这样的包装技术可用于有毒或腐蚀性液体，从而物理隔离出一个微妙的液体或收缩液滴。更多的细节参见今日《自然·材料》（Nature Materials）在线出版的早期版本。

该团队由实验物理学家Menon、博士后Joseph Paulsen、理论物理学家Vincent Démery、Benjamin Davidovitch、Christian Santangelo以及高分子科学家Thomas Russell组成。

Paulsen设计了一个原型平板放置在液滴上的过程，液滴被片材完全包裹，随着液体的提取，液滴的体积逐渐减小。小规模的褶皱使得片材在液滴周围弯曲，从而将其包裹住。

令人惊讶的是，采用薄片来包裹液滴形成的是一个非球面形状，然而可以想象得到的是片材应该简单的吻合球状液滴。“这些非球面形状就像是包裹在面团里的填料，比如咖喱角、馅饼或包子。”Menon说到。

理论物理学家开发出了一个通用模型，解释说“所有观察到的、完全包裹的形状是完全几何的、不依赖材料参数的，厚度往往自然发生，且容易在技术设置中实现。”

他们指出“褶皱挑战了它们自身的理解，更不用说高度弯曲几何中的相互作用。然而，我们的结果表明了包装过程的本质无需描述任何小规模特征来解释。” Paulsen补充说，“我们已经证明了，对于非常薄的片材，可以忽略复杂的小规模特征，并继续预测这种包装的整体三维形状。”

该研究由Keck Foundation资助，带来了三大技术优势：第一，用超薄片作为包装材料时，可自发选择包装方法，尽可能的减少浪费。“这相当于满足了每一个想用最少的包装纸包装礼物的人的要求。”

第二，液滴-包装材料界面的能量以及片材的机械性能在新模式下不相关，这使其显示出更强的功能性。该情况下更大的功能意味着如果你想要使用不同性质（比如不同颜色、化学性或其他相关的）的片材，这个过程是不中断的。

最后，液体的完全覆盖无需特殊的片材设计就能实现。Menon补充说，“特殊的片材设计是可能的，但如果你想要大规模这样做，那么以某种复杂方式折叠片材会显得索然无味。足够薄的片材自动褶皱，无需对其进行裁剪。”

Paulsen认为，“我们希望该结果对那些固体载体中需要保护的液体能有用。我们的焦点在形状上面，但我们希望这些包裹的液滴同样具有有趣的力学性能。”

新材料在线编译整理——翻译：菠菜   校正：摩天轮