軟物質
流變學
/ ree-OL-uh-jee /
攪蜂蜜,它會懶洋洋地抵抗;攪水,它幾乎不還手;擠番茄醬,它倔強地紋絲不動,然後突然一下噴湧而出。但凡下過廚的人都知道,「東西怎麼流」這件事妙趣橫生、千差萬別。流變學正是專門研究這個的科學:軟材料在你施力時如何流動、如何改變形狀。
流變學研究的是你施加於材料的力——擠壓、拉伸或剪切——與材料隨之變形的多少和快慢之間的關係。兩個關鍵量是:應力,指的是分攤在一塊面積上的力;以及應變,指的是形狀改變了多少。通過測量應變如何回應應力,以及這種回應又如何依賴於快慢和時間,流變學家便捕捉到了一種材料的「脾性」,從稀湯寡水到堅硬如石,以及兩者之間的一切。
流變學之所以重要,是因為它決定了油漆是會滴落還是平滑成膜、牙膏能否保持形狀,以及熔岩、血液和混凝土的行為方式。一個常見的誤解是,以為所有流體都像水一樣,推得越用力就流得越順。現實中許多軟材料要古怪得多:有的攪得越快反而越稀,有的越攪越稠,還有的在推力超過某個門檻之前根本不流。
番茄醬是流變學裡的經典難題:在瓶子裡它像固體一樣待著,可你一旦拍得或擠得足夠用力,破壞掉它內部那個脆弱的結構,它便暢快地流了出來。輕輕推,什麼也不會發生;一旦推過那個門檻,它就傾瀉而下。
番茄醬會一直待著不動,直到一記夠重的推力破壞掉它的結構,它才突然流動起來。
像水這樣的簡單液體,只需一個數字就能描述它的流動——也就是它的黏度——可大多數軟材料需要一整條曲線,因為它們如何回應,取決於你推得多用力、多快、多久。
又稱
另見