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来自伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的工程师们在一项新研究中使用简单的实验解释了更好地理解柔性材料的流动将如何帮助设计新材料和预测自然灾害。照片由美国地质调查局提供。
牙膏如何在我们打开盖子时停留在牙膏管中而不是流出来？是什么让看起来坚固的地面突然发生山体滑坡？精准地定义柔软的材料如何流动和变硬已经困扰了研究者多年，但是一项新研究通过相对简单的实验解释了这复杂的运动。定义并最终预测柔软材料流动的能力将帮助人们处理从涂抹奶酪到山崩等许多事情。
这项在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校进行的研究发表于PNAS。
“我们发现柔软材料的流动更像是一种逐渐的过渡，而不是像现今模型所描述的突然的改变，”化学与生物分子工程教授Simon Rogers说，他领导了这项研究，也是伊利诺伊大学的贝克曼高级科学研究所（Beckman Institute for Advanced Science and Technology）的成员之一。
图片来源：Pixabay
研究生和该研究的主要作者Gavin Donley说，团队设计了一种新的测试模型，能帮助研究人员分别测量这些材料的固体，流体特性，之前从未有人这样做过。
在实验室中，团队对许多不同的柔软材料，聚合物微凝胶、黄原胶、玻璃状材料和填充的聚合物溶液，受剪切应力，然后使用叫流变仪的设备分别测量固体和液体状的应变响应。
“我们的实验让我们看到更详细、细微的柔软材料流动，”Donley说，“我们观察到了在流体与固体状态间连续的过渡，这告诉我们传统模型描述的突发改变过于简化了。我们看到两种不同的行为通过固体和流体机制反映了能量流失。”
Rogers说，团队当前的目标是把这个实验观察到的变为能预测柔软材料运动的理论模型。
图片来源：Pixabay
“用目前存在的模型描述我们观察到的现象是不够的。”他说，“我们的新实验将花费更多时间，但是将为我们带来对这种过程更清楚的认识。这能让我们将柔软材料的研究向一个与过去稍稍不同的方向推进。这能帮助我们预测新型材料的行为，当然，这也能帮助解决土木工程学难题，比如说泥石流、水坝损毁以及山崩。”
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