科技日報記者 劉霞
美國德雷塞爾大學(xué)科學(xué)家在最新一期《物理評論快報》雜志上發(fā)表研究稱，只要施加足夠大的拉伸力，原本流動的簡單液體也會像固體一樣驟然斷裂。這種現(xiàn)象可能適用于所有簡單液體，包括水和油。這一發(fā)現(xiàn)不僅可能改寫流體力學(xué)的基本認(rèn)知，也為液壓系統(tǒng)、3D打印、血管流動控制等應(yīng)用打開了全新思路。
這一發(fā)現(xiàn)純屬偶然。團(tuán)隊最初只是在研究兩種簡單液體的性質(zhì)，進(jìn)行延展流變學(xué)測試，即測量液體流動所需力的大小。實驗過程中，一種焦油狀液體竟然突然斷裂了。
借助高速攝像機(jī)，團(tuán)隊捕捉到通常只在固體（如金屬片）受拉伸時才會出現(xiàn)的過程。固體被拉伸，達(dá)到臨界應(yīng)力，然后猛然斷裂——這叫脆性斷裂。此次，同樣的一幕發(fā)生在簡單的液體上。
他們觀察的第一種斷裂液體是焦油狀的烴混合物，臨界應(yīng)力為2兆帕。為弄清原因，團(tuán)隊換了一種黏度相同但成分不同的簡單液體低聚苯乙烯，結(jié)果它在相同的拉伸率下也斷裂了。這說明黏度在液體斷裂中扮演關(guān)鍵角色，所有簡單液體可能擁有相同的斷裂臨界點。
進(jìn)一步的實驗證實，在不同溫度下改變液體黏度，每種黏度下都存在一個特定的拉伸率會導(dǎo)致斷裂，且這個拉伸率始終與2兆帕的臨界應(yīng)力成正比。
團(tuán)隊下一步計劃厘清這一現(xiàn)象發(fā)生的根本原因，并探索其他液體的情況。他們也期待這一發(fā)現(xiàn)能助力纖維紡絲及其他黏性液體的實際應(yīng)用。
