软物质
凝胶
/ jel /
想想一碗果冻。它会颤动,能保持形状,还能被切开——可它几乎全是水。一个大部分都是液体的东西,怎么还能像固体一样?这个小小的悖论,恰恰就是凝胶。
凝胶是一种软固体,由一张稀疏、海绵般的网络构成,里面胀满了被困住的液体。少量的长分子东一处西一处地连接起来,搭成一副松散的三维骨架,贯穿整份样品,而液体——通常是水——填满了这副骨架里的每一处缝隙。这张网络本身太脆弱,单独撑不起一个真正的固体,但因为它从头到尾连成一片,便能把液体固定住,让整团东西有了确定而富弹性的形状。所以凝胶是半副骨架,半份汁水。
凝胶之所以重要,是因为它从厨房到人体再到实验室无处不在:明胶甜点、隐形眼镜、你眼球里的那团胶状物、发胶,还有用来分离DNA的凝胶。一个常见的误解是把凝胶只当成“浓稠的液体”。诚实的区别在于:凝胶有一张连续的网络把它撑在一起,所以它能回弹、甚至能裂开——它确实是一种软固体,而不仅仅是一坨流动迟缓的液体。
明胶甜点大约九成都是水,却能颤巍巍地保持模子压出的形状。那百分之几的长蛋白分子连成了一张网络,把全部的水困在其中——这生动地说明,一副稀疏的骨架就能把液体变成固体。
果冻几乎全是水,靠极小一部分连成网络的蛋白维持着形状。
液体第一次长出一张从一头连到另一头的网络的那个瞬间,叫做凝胶化——它是一种渗流现象:局部的连接突然汇成一张连通的网,液体便“凝住”了。
又称
另见