离心机一词可以指装有快速旋转容器的机器，通过密度（名词）或使用机器的行为（动词）来分离其内容物。离心机通常用于从液体中分离不同的液体和固体颗粒，但也可用于分离气体。它们也用于机械分离以外的目的。

离心机的发明和早期历史

现代离心机的起源可追溯到18世纪英国军事工程师本杰明·罗宾斯（Benjamin Robins）为测定阻力而设计的旋转臂装置。1864年，安东宁·普兰特应用该技术分离牛奶和奶油的成分。1875年，普兰特的兄弟阿列克森德改进了这项技术，发明了一种提取乳脂的机器。虽然离心机仍然用于分离牛奶成分，但其用途已扩展到许多其他科学和医学领域。

离心机的工作原理

离心机的名字来源于离心力——将旋转物体向外拉的虚拟力。向心力是真正的物理作用力，它将旋转的物体向内拉。旋转一桶水就是这些力起作用的一个很好的例子。

如果水桶旋转足够快，水就会被向内拉，不会溢出。如果桶里装满了沙子和水的混合物，旋转它就会产生离心作用。根据沉淀原理，桶中的水和沙都会被吸到桶的外缘，但稠密的沙粒会沉淀到底部，而较轻的水分子会向中心移动。

向心加速度基本上模拟更高的重力，但是，重要的是要记住，人造重力是一个值范围，取决于对象离旋转轴的距离，而不是一个常量值。对象越远，效果就越大，因为它每次旋转移动的距离越大。

离心机的类型和用途

离心机的类型都基于相同的技术，但其应用不同。它们之间的主要区别在于转速和转子设计。转子是装置中的旋转装置。固定角度转子以恒定角度固定样品，摆动头转子有一个铰链，当旋转速度增加时，允许样品容器向外摆动，连续管式离心机有一个单室，而不是单独的样品室。

分离分子和同位素：超高速离心机和超速离心机以如此高的速度旋转，它们可以用来分离不同质量的分子，甚至原子的同位素。同位素分离用于科学研究、制造核燃料和核武器。例如，气体离心机可以用来浓缩铀，因为较重的同位素比较轻的同位素更容易被拉出。

实验室：实验室离心机也以高速旋转。它们可能大到可以站在地板上，也可能小到可以放在柜台上。一个典型的装置有一个带有斜角钻孔的转子，用于固定样品管。由于样品管以一定角度固定，且离心力作用于水平面，因此颗粒在撞击管壁之前会移动一小段距离，从而使致密材料向下滑动。虽然许多实验室离心机都有固定角度的转子，但摆动斗式转子也很常见。这种机器用于分离不相容液体和悬浮液的成分。用途包括分离血液成分、分离DNA和纯化化学样品。

高重力模拟：可使用大型离心机模拟高重力。这些机器有房间或建筑物那么大。人类离心机用于训练试飞员和进行与重力有关的科学研究。离心机也可用作游乐园游乐设施。虽然人类离心机的设计可以达到10或12个重力，但大直径的非人类机器可以将标本暴露在高达正常重力20倍的环境中。有一天，同样的原理也可能被用来模拟太空中的重力。

工业离心机用于分离胶体成分（如牛奶中的奶油和黄油）、化学制剂、从钻井液中清除固体、干燥材料和水处理以去除污泥。一些工业离心机依靠沉淀进行分离，而另一些则使用筛网或过滤器分离物质。工业离心机用于铸造金属和制备化学品。重力差影响材料的相组成和其他性质。

日常应用：中型离心机在日常生活中很常见，主要用于快速分离液体和固体。洗衣机在旋转循环中使用离心分离将水从洗衣物中分离出来。一种类似的装置可以将游泳衣中的水旋出。沙拉纺纱机是一种简单离心机的另一个例子，它用来清洗然后纺纱干莴苣和其他蔬菜。

相关技术

虽然离心是模拟高重力的最佳选择，但也有其他技术可用于分离材料。这些包括过滤、筛分、蒸馏、倾析和色谱。应用的最佳技术取决于所用样品的性质及其体积。