研究软物质流的新方法

科技工作者之家  |   2020-08-26 15:15

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地质塌方。

拧开盖子,牙膏为什么不会流出来?是什么原因导致了看似坚固的山体突然崩塌?多年以来,研究人员都没能准确描述软物质的流动和黏附过程。

美国伊利诺伊大学香槟分校的研究人员用相对简单的实验,解释了这种复杂的运动,并可以预测软物质的流动状态。它能帮人们更好理解小到涂开奶油,大到雪崩这些事件背后的过程。《美国国家科学院院刊》8月24日发文报道了相关研究成果。

化学和分子工程学教授Simon Rogers说:“我们发现,软物质的流动是一个渐进的过程,而不是瞬时变化。”

论文作者、研究生Gavin Donley说:“我们开创性地使用了一种新的检测方法,让研究人员能分别检测这些材料固相和液相时的状态。”

研究人员对多种软物质(聚合物微凝胶、黄原胶、玻璃状材料和填充聚合物溶液)施加剪应力,并使用流变仪检测了这些材料的应变响应。

Donley说:“通过实验,我们能观测到这些软物质流动过程中的细节。我们发现固液态之间出现了连续变化。根据固体和流体内在机制反映出的能量耗散,我们发现了两种不同的情况。这表明,那些用于描述瞬时变化的传统模型都过于简单。”

Rogers补充说:“现有模型不能很好描述实验观察到的现象。我们团队的近期目标就是将观察到的现象归纳为一种理论模型,并借此来预测软物质的运动。虽然新的实验更费时间,但它让我们对整个过程有了清晰的认识,同时也开辟了一个软物质研究的新方向。这个模型能预测新材料的应变过程,也有助于应对像泥石流、大坝倒塌和雪崩这样的土木工程学挑战。”

科界原创  

编译:攀汗   

审稿:alone    

责编:雷鑫宇

期刊来源:《美国国家科学院院刊》

期刊编号:0027-8424

原文链接:

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

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