软物质
流变学
/ ree-OL-uh-jee /
搅蜂蜜,它会懒洋洋地抵抗;搅水,它几乎不还手;挤番茄酱,它倔强地纹丝不动,然后突然一下喷涌而出。但凡下过厨的人都知道,“东西怎么流”这件事妙趣横生、千差万别。流变学正是专门研究这个的科学:软材料在你施力时如何流动、如何改变形状。
流变学研究的是你施加于材料的力——挤压、拉伸或剪切——与材料随之变形的多少和快慢之间的关系。两个关键量是:应力,指的是分摊在一块面积上的力;以及应变,指的是形状改变了多少。通过测量应变如何回应应力,以及这种回应又如何依赖于快慢和时间,流变学家便捕捉到了一种材料的“脾性”,从稀汤寡水到坚硬如石,以及两者之间的一切。
流变学之所以重要,是因为它决定了油漆是会滴落还是平滑成膜、牙膏能否保持形状,以及熔岩、血液和混凝土的行为方式。一个常见的误解是,以为所有流体都像水一样,推得越用力就流得越顺。现实中许多软材料要古怪得多:有的搅得越快反而越稀,有的越搅越稠,还有的在推力超过某个门槛之前根本不流。
番茄酱是流变学里的经典难题:在瓶子里它像固体一样待着,可你一旦拍得或挤得足够用力,破坏掉它内部那个脆弱的结构,它便畅快地流了出来。轻轻推,什么也不会发生;一旦推过那个门槛,它就倾泻而下。
番茄酱会一直待着不动,直到一记够重的推力破坏掉它的结构,它才突然流动起来。
像水这样的简单液体,只需一个数字就能描述它的流动——也就是它的黏度——可大多数软材料需要一整条曲线,因为它们如何回应,取决于你推得多用力、多快、多久。
又称
另见