科普|解密速度空气下的”白色”胶带与”透明“胶带

 

今天讲一个出现在我们日常生活的各个角落的小东西——透明胶带。

学生时代,在写错字又不能使用涂改带、涂改液的情况下,很多小伙伴就要亮出我们的绝招——透明胶带了。在使用过程中,细心的小伙伴们可能会注意到一个小细节:在把胶带从胶带卷上揭下来的时候,如果揭的速度足够快,揭出来的胶带就是透明的。但是如果你的手速不够快,那很可能揭出来的胶带就变成了白色的。

那么,是胶带在撕离的时候被我们吓到变色了吗?

实际上,这是个十分有趣又简单的问题。

白从哪里来?白从气泡折射来

首先涉及到的是我们所熟知的光学原理

让我们举个变色的栗子来看看。我们平时见到的冰块,明明应该是透明的,但是看起来却又泛着白光,这是由于冰块内部有大量的气泡和杂质。

又比如食盐,单层在显微镜下是透明的晶体,但是当它大量堆积起来的时候有变为了白色的小颗粒,这是因为氯化钠晶体之间遍布着空气。

同样的,胶带变为白色,也是因为在撕拉下来的过程中,形成了大量密布的小气泡。

当材料里面有很多气泡的时候,一束光射入以后并不能直接穿透过去,在多次变换传播介质的情况下,光在材料内部不断地发生吸收、反射、散射等过程,本来透明的物体变成了白光的承载物,这就导致进入我们眼中的图像其实早就被“改造”得面目全非了。

水性压敏胶赐予你气泡

其次涉及到的,是胶带的材料,也就是——为什么胶带在撕拉过程中会产生气泡呢?

胶带从上个世纪初开始大量生产以来,已经走过了一百多年的历史。那么胶带利用了什么来黏住东西?其原因在于塑料表面上覆盖有一层水性压敏胶。在和表面结合以后,可以降低表面的能量,从而牢牢地吸附在表面上。

所以胶带里面的小气泡与速度有什么关系呢?

关于撕胶带的过程,科学家们有过很多研究,主要分为高速撕胶带和慢速撕胶带。高速撕胶带一般是10cm/s,科学家们研究的焦点一般在声音的来源和摩擦发光上。对,你没看错,撕胶带还会发光。(此处应有bilingbiling特效

摩擦发光的胶带

而慢速撕胶带一般有多慢呢?0.01mm/s,按照一般胶带长度为1m来算的话,要撕长达两个小时。但是也只有这么慢的时候,我们才能看清在撕的时候胶带上到底发生了什么。

撕开后的胶带表面水性压敏胶成锯齿状

这是科学家利用显微镜拍到的画面。

画面里的胶带是从上往下撕的,在交界处,胶水的形状变成了锯齿的样子。如果我们用不同大小的力去撕的话,锯齿的数量也会发生变化。以下左图的图像是力较小的时候拍摄的,而右图是力较大的时候拍摄的。可以看到,左图两个锯齿之间的间距会比右图要大。所以左边当力较小的时候,也更容易撕出气泡来。

需要注意到,上面两张图都是在前面慢速撕胶带的前提下拍摄的。但是在这种趋势下我们不难想象,当我们的胶带撕得比较快时,必然会不自觉用上比较大的力,从而使锯齿变得非常密,表面趋近于平滑,也就不会有气泡了。

所以 小伙伴们明白了叭

如果想要得到一个表面平滑又透明的好看胶带