科學家為什麼把棉花糖機搬進了實驗室?

2021-02-24 酷炫科學

今天來說說棉花糖。不是一塊一塊的那種，是真的像棉花的那一種。

這種棉花糖是很多人童年美好的回憶。在小朋友們看來，製作棉花糖是如此神奇的過程：只要在旋轉的部分中間加上幾勺糖，過不了多一會兒，周圍就會出現棉絮般的細絲。用竹籤將這些細絲卷到一起，就變成了仿佛雲朵般又輕又軟的一大團棉花糖。

這背後的原理說起來其實很簡單。加熱融化的糖在快速旋轉中被從小孔中「甩飛」，甩飛的熱糖漿液流遇到空氣冷卻，就形成了纖細的固體細絲，這就是棉花糖了。

這種原理如此簡單，但一些科學家和工程師們其實對此很感興趣。這種「離心甩飛」的方法，其實也是製造納米纖維的一種重要思路。用類似棉花糖機的東西，能做很多甜點之外的事情。

這一次，人們在高速旋轉中甩飛的是某些聚合物材料的熔體或者溶液，就像棉花糖一樣，它們的液流也從小孔中被甩飛，並通過冷卻、溶劑蒸發等方式固化，形成纖細的纖維材料。這是一種相對簡單而且高效的製造方法，在合適條件下可以得到直徑足夠小的納米纖維材料，這些材料可以用在組織工程支架、過濾材料、人造血管等各種地方。

2010年的時候，哈佛大學的研究者們發明了一種製造納米纖維的高速旋轉噴射紡制設備，這個造型可以說是非常棉花糖機了：

當然，高速離心紡絲一般用的還是經過專門設計的設備。不過也真有研究者直接把棉花糖機搬進了實驗室。

這組研究者想要做的事情是人工模擬毛細血管網絡的樣子，這能幫助人們最終做出複雜的人造器官。研究者發現，棉花糖機甩出的細絲直徑恰好和毛細血管挺相符，於是他們就直接用市面上買到的棉花糖機做起了聚合物纖維「骨架」，用凝膠把這些骨架包裹起來，然後再把骨架溶掉，這樣就留下了直徑合適的管道。

這就是他們實驗室的棉花糖機，不過在做的東西並不是棉花糖，而是特殊的聚合物細絲。據報導這臺棉花糖機是花40美元買的，給實驗室省錢了嗯……

看完感覺自己手裡的棉花糖也變得高科技了起來呢（並沒有）。

信源：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2010-05/hu-iba052410.php

https://news.vanderbilt.edu/2016/02/08/cotton-candy-machines-may-hold-key-for-making-artificial-organs/

一個吐槽：為什麼中文的棉花糖（Cotton Candy，本文的這種）和棉花糖（Marshmallow，一塊塊有彈性的那種）是同一個名字啊，講起來好麻煩……英文名就是完全不一樣的_(:з」∠)_Marshmallow改叫海綿糖好不好……

關於另一種棉花糖的小實驗：小實驗：棉花糖上也能寫密信！

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