物理科技生物学-PHYICA

软材料流动新方法可蒲田未来能让位于新材料、灾害预测

化学 2022-03-01 00:02:10

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的洛伊丝·约克苏里安 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校工程师的一项新研究使用简单的实验来解释对软材料流动的更好理解如何有助于设计新材料,并有助于预测一些自然灾害

照片由U提供

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地质调查 当我们取下盖子时,牙膏是如何留在管子里而不渗出的?是什么原因导致看似坚实的地面突然挣脱成滑坡?多年来,研究人员一直未能准确定义软物质是如何流动和抓住的,但一项新的研究使用相对简单的实验解释了这种复杂的运动

定义——并最终预测——软物质流的能力将使处理从可涂抹奶酪到雪崩的一切事物的人们受益

这项在伊利诺伊大学香槟分校进行的研究发表在《美国国家科学院院刊》上

“我们发现软物质流更多的是一个渐进的转变,而不是当前模型所暗示的突然变化,”化学和生物分子工程学教授西蒙·罗杰斯说,他领导了这项研究,是美国大学贝克曼高级科学技术研究所的附属机构

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该团队开发了一种新的测试方案,允许研究人员分别测量这些材料的固体和液体行为——这是以前从未做过的事情,研究生兼该研究的主要作者加文·唐利说

在实验室里,研究小组让各种不同的软材料——一种聚合物微凝胶、黄原胶、一种玻璃状材料和一种填充的聚合物溶液——经受剪切应力,并使用一种叫做流变仪的装置测量了单个固体状和液体状的应变响应

唐利说:“我们的实验向我们展示了一个更加细致入微的软性材料流动的视图。”

“我们看到固态和液态之间的连续转变,这告诉我们,描述行为突变的传统模型过于简单

相反,我们看到了两种不同的行为,反映了能量通过固体和流体机制的耗散

" 罗杰斯说,该小组的直接目标是将这一实验观察转化为预测软物质运动的理论模型

“现有的模型不足以描述我们观察到的现象,”他说

“我们的新实验更加耗时,但它们让我们对过程有了非常清晰的认识和理解

这将使我们能够把软材料研究推向一个与以前略有不同的方向

当然,它有助于预测新材料的行为,也有助于应对土木工程挑战,如泥石流、溃坝和雪崩

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