斯旺西大學(xué)工程學(xué)院的研究人員通過(guò)一種在加壓條件下觀(guān)察流體的新方法，捕獲了流體像固體一樣發(fā)生反應(yīng)的瞬間。

該研究來(lái)自創(chuàng)新材料，加工和數(shù)值技術(shù)研究所(IMPACT)內(nèi)的Complex Flow Lab。實(shí)驗(yàn)室研究復(fù)雜的流動(dòng)模式，這些模式通常在顆粒狀材料，多孔介質(zhì)和復(fù)雜流體(例如泡沫，凝膠和糊狀物)中形成。

這項(xiàng)最新研究著眼于對(duì)應(yīng)力具有類(lèi)似固體響應(yīng)的流體，這種現(xiàn)象稱(chēng)為不連續(xù)剪切增稠(DST)。這是液體(在這種情況下為玉米淀粉混合物)突然變稠并在受到干擾時(shí)變?yōu)楣腆w的時(shí)候。

測(cè)試涉及一種新的觀(guān)察方法，該方法包括高速相機(jī)，其結(jié)果為未來(lái)的工程實(shí)踐提供了創(chuàng)新的方法。

研究作者Deren Ozturk博士最近完成了博士學(xué)位。在這方面，評(píng)論：

“我們的發(fā)現(xiàn)對(duì)新興的DST研究領(lǐng)域特別感興趣，因?yàn)樗荄ST行為的一種新穎的視覺(jué)指示，可用于校準(zhǔn)未來(lái)的理論模型。DST現(xiàn)象正在研究用于獨(dú)特的工程應(yīng)用，例如軟裝甲， “智能”減速帶和食品生產(chǎn)。

研究小組使用了普通廚房玉米淀粉和水的混合物。然后將其放置在狹窄的單元格中。壓縮空氣被釋放到玉米淀粉-水流體中并迫使其通過(guò)。

使用高速相機(jī)拍攝空氣如何逸出，以可視化入侵模式-取決于玉米淀粉的濃度和空氣中的壓力，其表現(xiàn)為流體狀的手指還是固體狀的斷裂。”

Ozturk博士繼續(xù)說(shuō)道：

“我們使用玉米淀粉(作為廣泛的剪切增稠材料類(lèi)別的模型系統(tǒng))是方便的，廣泛使用的，并且顯示出顯著的剪切增稠響應(yīng)。作為這種入侵實(shí)驗(yàn)(我們有很多經(jīng)驗(yàn))以前沒(méi)有在DST液體上進(jìn)行過(guò)，我們的主要目標(biāo)是嘗試它們，以期看到有趣的東西。

我們的主要假設(shè)是，如果受到足夠的壓力，流體將像固體一樣“破裂”。這將是一件很棒的事情，因?yàn)橐后w應(yīng)該顯示出寬闊的手指圖案。因此，我們很高興看到狹窄的壓裂反應(yīng)，因?yàn)檫@意味著我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新的實(shí)驗(yàn)來(lái)探測(cè)觀(guān)察到DST的條件。”

復(fù)雜流實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Bjornar Sandnes博士的合著者評(píng)論：

“這里研究的玉米淀粉特別有趣的是，可以像開(kāi)關(guān)一樣打開(kāi)或關(guān)閉摩擦。

當(dāng)僅受到輕微干擾時(shí)，顆粒會(huì)相互排斥，并且由于它們不接觸，因此沒(méi)有摩擦，并且物料像液體一樣流動(dòng)。

但是，用力將其攪動(dòng)，然后將谷物推到接觸處，以使摩擦阻止谷物自由滑動(dòng)。然后，材料的行為更像是固體，也就是說(shuō)，當(dāng)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中觀(guān)察到破裂時(shí)。”

該論文發(fā)表在《通信物理學(xué)》上。