软物质

黏弹性

/ VIS-koh-ee-las-TIS-i-tee /

有一种著名的玩具橡皮泥:你把它使劲往下一摔,它能像橡皮球一样弹起来,可你要是把它就那么搁在桌上,它又会慢慢瘫成一摊平饼。同一坨东西,这一刻像有弹性的固体,下一刻又像浓稠的液体。这种一半是弹簧、一半是糖浆的双重性格,就是黏弹性。

黏弹性指的是一种材料的行为,一部分像弹性固体——会笔直地弹回原形,一部分又像黏性液体——会流动、并维持变形后的样子。究竟哪一面显露出来,取决于你动作有多快。又推又拉得很快,材料来不及流动,于是它像个有弹性的固体那样回应;推得慢、或者等上一会儿,它便有时间淌开、重新排布,于是它表现得像浓稠的流体。更深的原因在于:里头那些长分子需要时间才能彼此滑过。

黏弹性之所以重要,是因为它几乎描述了所有软的和生物的材料——面团、黏液、软骨、熔融的塑料,甚至在足够长的时间尺度上还包括地球的地幔。一个常见的误解是,以为一样东西必须一劳永逸地要么是固体、要么是液体。诚实的图景是:对这些材料来说,答案取决于你掐的是哪种表——同一种物质,对一记快速的轻拍像固体,对耐心、缓慢的加载又像液体。

“傻瓜橡皮泥”一摔就弹,搁着不动却会慢慢瘫成一摊。一记迅猛的撞击不给那些长分子滑动的时间,于是它显得弹性十足;可给它几个小时,同样这些分子就会缓缓流动,那坨东西便像液体一样摊开了。

傻瓜橡皮泥:对迅捷的弹跳是弹性的,对缓慢而耐心的时间则是液体的。

每一种黏弹性材料都有一座隐藏的内在时钟——也就是它流动所需的一段特征时间;动作比这快,它就显得像固体,比这慢,它就显得像液体,这正是为什么对它问“是固体还是液体?”问错了问题。

又称
viscoelastic behavior黏弹性