軟物質

黏彈性

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有一種著名的玩具橡皮泥:你把它使勁往下一摔,它能像橡皮球一樣彈起來,可你要是把它就那麼擱在桌上,它又會慢慢癱成一攤平餅。同一坨東西,這一刻像有彈性的固體,下一刻又像濃稠的液體。這種一半是彈簧、一半是糖漿的雙重性格,就是黏彈性。

黏彈性指的是一種材料的行為,一部分像彈性固體——會筆直地彈回原形,一部分又像黏性液體——會流動、並維持變形後的樣子。究竟哪一面顯露出來,取決於你動作有多快。又推又拉得很快,材料來不及流動,於是它像個有彈性的固體那樣回應;推得慢、或者等上一會兒,它便有時間淌開、重新排布,於是它表現得像濃稠的流體。更深的原因在於:裡頭那些長分子需要時間才能彼此滑過。

黏彈性之所以重要,是因為它幾乎描述了所有軟的和生物的材料——麵團、黏液、軟骨、熔融的塑膠,甚至在足夠長的時間尺度上還包括地球的地函。一個常見的誤解是,以為一樣東西必須一勞永逸地要麼是固體、要麼是液體。誠實的圖景是:對這些材料來說,答案取決於你掐的是哪種錶——同一種物質,對一記快速的輕拍像固體,對耐心、緩慢的加載又像液體。

「傻瓜橡皮泥」一摔就彈,擱著不動卻會慢慢癱成一攤。一記迅猛的撞擊不給那些長分子滑動的時間,於是它顯得彈性十足;可給它幾個小時,同樣這些分子就會緩緩流動,那坨東西便像液體一樣攤開了。

傻瓜橡皮泥:對迅捷的彈跳是彈性的,對緩慢而耐心的時間則是液體的。

每一種黏彈性材料都有一座隱藏的內在時鐘——也就是它流動所需的一段特徵時間;動作比這快,它就顯得像固體,比這慢,它就顯得像液體,這正是為什麼對它問「是固體還是液體?」問錯了問題。

又稱
viscoelastic behavior黏弹性