觸變性(thixotropy)
/ thix-OT-roh-pee /
觸變性是帶有時間記憶的剪切變稀。觸變漿料在你攪動時變稀,如同任何剪切變稀流體——但關鍵在於,它不會在你一停手的瞬間彈回變稠;它會維持稀一陣子,然後在數秒到數分鐘內緩慢地重建結構、再度變稠。抗滴落的油漆與剛攪過的優格就是這樣:一攪它們就流動,靜置便又凝固。若靜置夠久,觸變泥漿幾乎可以硬成一團膠;一搖它便又液化。
其機制是一張需要時間建立、也需要時間重建的絮凝網絡。靜止時,弱吸引的顆粒慢慢彼此相遇、織成一張充滿空間的網絡,於是黏度與降伏應力隨靜置時間攀升。剪切把那網絡撕開的速度快過它重組的速度,於是漿料變稀;一停止剪切,布朗運動與吸引力便緩慢地把顆粒重新連結,結構——與稠度——逐漸爬回。因為響應落後於剪切,把應力對剪切速率先上升再下降地畫出,會描出一個迴圈而非單一條線:那個遲滯迴圈的面積是衡量材料觸變程度的常用方式。這時間落差,正是把觸變與單純剪切變稀區分開的地方,後者的黏度只跟隨當下的剪切速率、毫無記憶。
在陶瓷中,觸變性通常是要控制的東西,而非值得慶祝的。它可以有用——一份在被泵送或澆鑄時變稀、靜置時又變硬的泥漿能抗沉降、在各道工序間保持形狀——但它常是麻煩,因為黏度取決於近期歷史的漿料難以重現地加工:你量到的讀數取決於它上次多久前、多用力被攪過。這正是為什麼良好做法是在量測或使用前,以標準方式剪切泥漿(預剪切),讓每一批都從相同的結構狀態出發。配製者透過絮凝程度來調整觸變性,因為它其實只是降伏應力與剪切變稀背後同一套顆粒網絡物理的時間相依面貌。
攪動一份觸變澆鑄泥漿,它輕鬆傾倒;讓同一份泥漿靜靜擱置幾分鐘,它明顯變硬,甚至凝成軟膠。再攪一次,它又流動。把它的黏度隨剪切速率先升後降地量出,兩條曲線並不重疊——它們圍出一個遲滯迴圈,其大小衡量了觸變性。
觸變性就是那份時間落差:泥漿受剪切變稀,靜置時只緩慢重建結構,描出一個遲滯迴圈。
別把觸變性與剪切變稀混淆:剪切變稀是瞬時的(黏度跟隨當下的剪切速率),觸變性則是時間相依的(結構需要時間重建)。對觸變泥漿而言,不註明其剪切歷史的黏度讀數毫無意義。