軟物質
凝膠
/ jel /
想想一碗果凍。它會顫動,能保持形狀,還能被切開——可它幾乎全是水。一個大部分都是液體的東西,怎麼還能像固體一樣?這個小小的悖論,恰恰就是凝膠。
凝膠是一種軟固體,由一張稀疏、海綿般的網絡構成,裡面脹滿了被困住的液體。少量的長分子東一處西一處地連接起來,搭成一副鬆散的三維骨架,貫穿整份樣品,而液體——通常是水——填滿了這副骨架裡的每一處縫隙。這張網絡本身太脆弱,單獨撐不起一個真正的固體,但因為它從頭到尾連成一片,便能把液體固定住,讓整團東西有了確定而富彈性的形狀。所以凝膠是半副骨架,半份汁水。
凝膠之所以重要,是因為它從廚房到人體再到實驗室無處不在:明膠甜點、隱形眼鏡、你眼球裡的那團膠狀物、髮膠,還有用來分離DNA的凝膠。一個常見的誤解是把凝膠只當成「濃稠的液體」。誠實的區別在於:凝膠有一張連續的網絡把它撐在一起,所以它能回彈、甚至能裂開——它確實是一種軟固體,而不僅僅是一坨流動遲緩的液體。
明膠甜點大約九成都是水,卻能顫巍巍地保持模子壓出的形狀。那百分之幾的長蛋白分子連成了一張網絡,把全部的水困在其中——這生動地說明,一副稀疏的骨架就能把液體變成固體。
果凍幾乎全是水,靠極小一部分連成網絡的蛋白維持著形狀。
液體第一次長出一張從一頭連到另一頭的網絡的那個瞬間,叫做凝膠化——它是一種滲流現象:局部的連接突然匯成一張連通的網,液體便「凝住」了。
又稱
另見