自组织现象

实验者：钱敏

>希望有其他同学参与本课题和钱敏一起探索！ — 乐永康 2012/12/14 10:09

根据我的设计用有机玻璃制成的圆柱体疏水性不是很明显，在设计时将露出水面的部分计算的太小以至于这批圆柱体在水中会呈现出明显的亲水表现
用手放圆柱体会破坏水的表面性质，用镊子放疏水的效果比较好，但在一段时间后水会一点一点将圆柱体表面浸润使之成为亲水的状态

物体的疏水亲水性不单单和物质的材料有关还和其表面性质及形状大有关联
放圆柱体的时候要比较小心，不能对其他部分产生较大的影响，最好用镊子！

对于圆柱体不太亲水的问题有两种解决办法，第一种是做表面疏水处理，但目前没有好的涂层和方法，第二种是将圆柱体的整体密度减小，使之浮在水面上的部分增加，让疏水性变明显，但是用锉刀磨效率太低，最后，如果上面两种都不行的话，只好用聚四氟乙烯制作圆柱体了= =。
放圆柱体是否要做到随机性，如何随机？虽然时间足够长是可以形成自组织现象的，但与初始位置有木有一定的关联呢？

1.老师说有蜂窝状的形态出现了，但我去看发现这明明就是亲水状态下的组织，和我第一次试做的情况是一模一样的= =。。

2.由于器皿边缘有明显的亲水趋向，对刚放进去还有点疏水模样的圆柱体有较大的吸引力，影响很大，所以我就用圆柱体将边缘绕了一圈再放圆柱体，发现边缘的吸引力明显减小了，至少有初速度向边缘的一个圆柱体由于疏水作用被反弹回来了，所以对实验进行改进时，千万不能忘了对容器内侧进行相同的处理！

1.周二的晚上对个别圆柱体进行了表面疏水处理然后就把它们放在器皿中决定不动他们看看效果，第二天发现他们的排列的确有了一点变化，如果不是别人动的话，我就姑且认为这是它们在相当长的时间里一点一点发生的自组织了。
2.周四晚上对将近50几个圆柱体进行了表面疏水处理，很顺利但不够均匀，处理之后又用水冲洗了一遍，只能使表面的疏水层接近均匀，但还是不够好。无法对器皿表面进行这样的处理，因为器皿内部表面是光滑的，涂上的酯用水冲冲就木有了啊= =。这样的话看疏水的现象时就不得不考虑到边缘效应了。
3.老师说我可以用剩下的圆柱体继续做亲水现象的研究，不过我想先把疏水的做完，况且只有一个器皿啊！疏水的实验正在进行中，目前正在试试看经过相当长的时间圆柱体能否从亚稳定状态变为稳定状态，拍了一些录像和照片，先发到网上玩玩。
计划：
1.如果疏水处理的圆柱体一直处于亚稳定状态的话，我就会不惜一切代价用聚四氟乙烯再搞一套装备了！至少这样的疏水就均匀了= =。
2.在疏水的实验进行完以后再进行亲水的，考虑到亲水圆柱体易受到外接干扰，决定把这部分实验放到窗台上去做。顺便说一句，疏水圆柱体在水中的相互作用力明显比亲水的大，形成的结构也相对比较稳固，即使是有那个冰箱的震动也只是整体的抖抖就恢复了。
3.希望搞一套摄像的装置，可以对器皿中的情况进行实时监控，可以当做实验记录也可以防止路人甲的干扰= =。
P.S.老师，如果疏水的实验不理想的话可以用聚四氟乙烯再做一套装备吗？弱弱的问一句。
可以。聚四氟乙烯的器皿和小圆柱可以去做。但小圆柱不要一下子做这么多了。先有20个左右就够了。同时，根据密度，合理设计一下中心挖空的比例。
可以选20个左右（外形尽量规则些）的有机玻璃小圆柱，请李老师将中间的挖空扩大一些。 — 乐永康 2012/12/08 11:13
你很希望“用疏水材料来做”的出发点，是否想研究我最初设想的浮子数不同时，有一定间隔的自组织排列图形？从现在的情况看，很可能我的这个设想是实现不了的。但现在看到的各种情况已经很有意思，值得深入探究了。做科研，始终向着最初的目标去努力是一条路，但往往是很长的路；另一方面，一路上其他的风景也值得细细把玩，甚至可能得到一些意象不到的，而且更有价值的结果。 — 乐永康 2012/12/10 16:38

疏水圆柱体的自组织过程
snv30238.avi
视频的部分截图

1.两天了那堆疏水的圆柱体还是12月7号的样子，感觉束手无策，不知怎么给这个系统加一个能量驱动使亚稳态被激发到稳定态。学姐提议加热，但可行性不高，表面张力的改变和水的对流会对体系的整体稳定参数造成影响，想了半天决定放弃疏水的做亲水的，疏水之间的作用力太强大了。

2.做数学的时候乐老师来了他让我再放一个试试，然后奇妙的事情就发生了！！（看来不知拿这个东西怎么办时就应该豁出去玩玩！）由于自组织的时间太长，我没拍摄，但看到奇妙的事情后就后悔了，至少最后那段时间发生的事得拍下来才对，所以只好趁着记忆清楚的时候手绘了下来= =。绝对属实，见证者：乐老师。

3.当然奇妙的事不可能一直发生，就像学姐说的那样这个自组织的行为和边缘效应初始位置有很大的关联，所以接下去我准备继续疏水的实验，如实记录就可以了。但是！！！重要的是但是！有木有大神来指导怎么用电脑和摄像机（监视器）长期拍摄的装置和方法啊！否则奇妙的瞬间就没法和大家分享了啊，我可不想把没拍到的瞬间都手绘下来= =。那个主观因素比较大。

4.学姐的提醒很重要，应该把器皿放在振动小，不易受空气和温度影响的地方，但就疏水圆柱体来看貌似没这个必要，之后做亲水的就得注意了。

P.S.其实转向的那个没弄好，主要是没有拍下刚放进圆柱体时的状态，上面第一、二张图是发生一定转向后拍到的。

买了个最大号的培养皿可以同步进行亲水的实验了~

亲水的实验还是得注意一些问题的，圆柱体从疏水变为亲水要一段较长的时间，特别是露出水面部分较大的圆柱体，这期间的现象对亲水状态的探究不利，所以得用水浸润一下圆柱体再放进去，这样能较快体现亲水的状态。

明天重新开始做，先上传一些照片。

P.S.视频因有学长的无良配音，暂不上传。准备去网上买摄像头，等搞到摄像头了再问老师要监控软件吧，现在疏水的实验进入待机状态了。

因昨天晚上放的3个圆柱体中有一个浮出水面的体积较多，今早还没被浸润成亲水状态，所以决定重新开始做亲水的使用，把圆柱体放进培养皿前一定要浸润啊！！！

11号晚7点_1_.avi这是最后相吸的过程，亲水的。最好静音观看= =。

最近有一直记录的习惯就是没来得及放到网上= =。见谅 12号开始着手做亲水的实验了

13号给圆柱体做了标记，想在第二天来看看，和自己预测的排布是不是一样

然后14号出现了意外。。。老师动了我的实验，最终的状态没有拍到，学姐叫我洗洗睡吧= =。以下是老师的实验结果

近期要准备各种考试和论文，所以实验进度会下降很多，争取在下周组会之前看掉一篇老师给的论文，然后做PPT。

很好的开始。前进中的问题总是难免的！ — 乐永康 2012/12/02 23:17

有可能，可以上传几张照片。另外，建议你在这里写一点有关下一步实验的计划，听听大家的建议。 — 乐永康 2012/12/02 23:18

有其他同学在看这个页面吗？对下一步的实验设计有什么建议？ — 乐永康 2012/12/08 11:27
边缘影响，一直是我对这个实验的担心之处，而且实验室的环境基本上是不能提供很好的准静态过程的。即便没有人动，空调、冰箱都会影响。先确定一下边缘影响的程度，比如就从边上放入，两个圆柱体最多相聚一个直径，观察一下是否会有什么变化。或者是相隔同样的距离，但是第一个圆柱所在的位置做一个变量的分析。自组织，也可以看成是个动力系统，那么初始状态和边缘情况就很重要了。 — 孙喆 2012/12/09 15:12
这学期看了一些关于从交通流录像中提取信息的工作，觉得这个实验也可以借鉴一些方法。建议将实验仪器和摄像头固定，进行持续监测，形成录像资料后可以人工或者自动提取每一帧的运动信息。在仪器的摆设方面注意对比度，方便后期的提取。 — 王烁 2012/12/16 17:28
这是正在计划做的事情，**所见略同。 — 乐永康 2012/12/16 18:48
谢谢学长的建议，老师和我探讨了许多设想，我准备看完文献后设计一些有意思的实验，搞到监控的设备后在下学期开始将这些猜想的实验付诸行动，目前还没有对这种系统的明确分析，准备以大量的实验为基础玩一玩先= =。
P.S.大家注意了，13号的实验图片里有些圆柱体是做了标记的，就是放了点带颜色的电线皮= =。 — 钱敏 2012/12/16