研究軟物質流的新方法

2020-09-03 科技工作者


地質塌方。

擰開蓋子，牙膏為什麼不會流出來？是什麼原因導致了看似堅固的山體突然崩塌？多年以來，研究人員都沒能準確描述軟物質的流動和黏附過程。

美國伊利諾伊大學香檳分校的研究人員用相對簡單的實驗，解釋了這種複雜的運動，並可以預測軟物質的流動狀態。它能幫人們更好理解小到塗開奶油，大到雪崩這些事件背後的過程。《美國國家科學院院刊》8月24日發文報導了相關研究成果。

化學和分子工程學教授Simon Rogers說：「我們發現，軟物質的流動是一個漸進的過程，而不是瞬時變化。」

論文作者、研究生Gavin Donley說：「我們開創性地使用了一種新的檢測方法，讓研究人員能分別檢測這些材料固相和液相時的狀態。」

研究人員對多種軟物質（聚合物微凝膠、黃原膠、玻璃狀材料和填充聚合物溶液）施加剪應力，並使用流變儀檢測了這些材料的應變響應。

Donley說：「通過實驗，我們能觀測到這些軟物質流動過程中的細節。我們發現固液態之間出現了連續變化。根據固體和流體內在機制反映出的能量耗散，我們發現了兩種不同的情況。這表明，那些用於描述瞬時變化的傳統模型都過於簡單。」

Rogers補充說：「現有模型不能很好描述實驗觀察到的現象。我們團隊的近期目標就是將觀察到的現象歸納為一種理論模型，並藉此來預測軟物質的運動。雖然新的實驗更費時間，但它讓我們對整個過程有了清晰的認識，同時也開闢了一個軟物質研究的新方向。這個模型能預測新材料的應變過程，也有助於應對像泥石流、大壩倒塌和雪崩這樣的土木工程學挑戰。」

編譯：攀汗 審稿：alone 責編：雷鑫宇

期刊來源：《美國國家科學院院刊》

期刊編號：0027-8424

原文連結：https://phys.org/news/2020-08-approach-soft-material-yield-materials.html

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