在加压条件下，科学家捕捉到流体：像固体一样反应的瞬间！

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博科园 [color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]2022-05-24 19:00 [color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]Posted on 湖北

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来自斯旺西大学工程学院的科学家，通过一种新的流体观察方法捕捉到了流体在加压条件下像固体一样反应的瞬间。这项研究来自创新材料、加工和数值技术研究所(IMPACT)内的复杂流动实验室(Complex Flow Lab)。该实验室研究经常在颗粒材料、多孔介质和复杂流体(如泡沫、凝胶和糊状物)中形成错综复杂的流动模式。这项最新研究着眼于对压力有类似固体反应的流体，这种现象被称为不连续剪切增稠(DST)。

                               
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这是当液体（在这种情况下是玉米淀粉混合物）在受到干扰时突然变稠并变成固体。这些测试涉及一种新的观察方法，使用了高速摄像机，结果为未来的工程实践提供了一种创新方法。研究作者德伦·厄兹图克(Deren Ozturk)博士说：我们发现对新兴的DST研究领域特别感兴趣，因为它是DST行为的一种新的视觉指示，可以用来校准未来的理论模型。
DST现象正在被研究用于独特的工程应用，如软体装甲、”智能“减速带和食品生产。研究小组使用普通厨房玉米淀粉与水混合，然后将其放入一个狭窄的单元格中；加压空气被释放到玉米淀粉-水流体中，并强行通过。空气是如何逃逸的，用高速摄像机拍摄

                               
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以可视化入侵模式-根据玉米淀粉浓度和空气中的压力，这些模式要么呈现为液体状手指，要么呈现为固体状骨折。研究使用玉米淀粉（作为更广泛剪切增稠材料的模型系统），因为它方便、广泛，而且表现出戏剧性的剪切增稠反应。由于这种入侵实验以前没有在DST流体上进行过，我们的主要目标是尝试一下，所以研究人员希望看到一些有趣的东西。

                               
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研究的主要假设是，如果施加足够的压力，流体会像固体一样“破裂”。这将是一件很棒的事情，因为液体应该表现出宽大的手指图案。因此，我们很高兴看到狭窄的破裂反应，因为这意味着我们开发了一种新的实验来探索观测到DST的条件。研究合著者、Complex Flow实验室负责人Bjornar Sandnes博士说：

                               
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这里研究的玉米淀粉特别有趣的是，摩擦力可以像开关一样开启或关闭。当受到轻微扰动时，颗粒会相互排斥，因为它们不接触，所以没有摩擦，材料就像液体一样流动。然而，如果更有力地干扰它，颗粒就会被推入接触状态，这样摩擦就会阻止颗粒自由滑动，然后这种材料表现得更像固体，也就是在实验中观察到断裂的时候，其研究发现发表在《通信物理》期刊上。

                               
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博科园｜研究/来自：斯旺西大学参考期刊《通信物理》DOI: 10.1038/s42005-020-0382-7