葡萄酒泪与马兰戈尼效应

饮用葡萄酒时，人们常常会摇晃酒杯，这时葡萄酒液总会“挂壁”，即在杯壁上面形成一条条液柱，沿着杯壁缓缓地向下滑落，看上去仿佛在流泪，因此被法国人称为葡萄酒泪。关于葡萄酒泪的形成，其实还藏着一个神奇的物理学效应。

1865年，意大利物理学家卡罗·马兰戈尼在观察葡萄酒在高脚杯中的“挂壁”现象时发现，酒精的挥发使杯壁上残余液体中水的占比升高，表面张力随之增强。与此相对的，杯中酒液的酒精含量变高，表面张力变弱，二者之间形成了“表面张力梯度”。在这一梯度的作用下，液体被从表面张力较弱的区域拉向表面张力较强的区域，源源不断的酒液抵达“挂壁”顶端后复又滚落，便形成了葡萄酒泪。

葡萄酒泪现象揭示了一种与重力无关的自然对流现象，即在表面张力梯度的驱动下，两种流体之间会产生对流。这在流体力学领域轰动一时，很快便被以马兰戈尼的名字命名，有了如今人们广为熟知的马兰戈尼效应。

听起来或许有些复杂，但马兰戈尼效应在日常生活中其实极为常见。

在饮茶时，茶汤与“挂壁”的葡萄酒泪一样，被从表面张力较弱的区域拉向表面张力较强的区域，结合蒸发现象，茶汤所携带的颗粒物质在杯壁产生环形沉积，便形成了难以洗净的“茶渍”。这是由不同溶质所产生的表面张力差异造成的。

当人们向滚烫的热水中倒入冷水，热水的表面张力更弱，表面张力梯度拉动热水上行，热水竟然会“逆流而上”。这是不同温度所产生的表面张力差异。

如今，有关马兰戈尼效应的研究已经延伸到了热力学、材料科学等领域，研究人员正依托跨学科研究，推动与其相关的技术飞速发展。

以喷墨打印机为例，马兰戈尼效应的存在使墨水在纸上蒸发留下不均匀的墨迹，导致印刷品模糊不清。因此，研究人员通过调整溶液黏度、控制干燥温度等手段，改良墨水配方，减少液滴内部的毛细流动，减缓溶质向边缘的迁移速度，从而改善喷墨打印沉积薄膜厚度的均匀性，获得更清晰、美观的打印效果。提到“改善薄膜厚度的均匀性”，你能否联想到更多？比如，有机场效晶体管（OFET）。

有机场效晶体管是一种利用有机半导体材料作为信道的场效应晶体管，在中学物理中常作为知识外延被提及。它以轻质、柔性等优势特性，被视作有机柔性电子器件的优质组件，成为航空航天电子系统、生物医学仪器及各类传感器的核心组成部分。而它的制备又离不开一项关键技术——溶液处理成膜。因此，研究人员通过改变溶质颗粒形状，使用表面活性剂等方法，调节马兰戈尼效应以增强薄膜均匀度，从而优化器件的迁移率和阈值电压，使它功耗更低、寿命更长、可靠性更强，显著增强了在太空环境及极端条件下的稳定性，同时降低了生产成本。这一应用，对于推动有机电子学和半导体技术及航空航天装备制造领域的发展具有重要意义。

从一滴活跃的水珠，到喷墨打印机的迭代与升级。从在杯壁上“流连忘返”的葡萄酒泪，到半导体技术的演进创新……马兰戈尼效应的运用场景其实还有很多。这些看似风马牛不相及的原理和技术，在人类智慧的催化下被巧妙地串联起来，一次又一次地在世界大舞台上绽放出耀眼的光芒，同时提醒着我们，那些足以撼动世界的伟大发现，往往就潜藏在我们的身边。