于一项可能转变咱们对于流体力学基本认知的进展中,美国德雷克塞尔年夜学的研究职员陈诉称,于特定前提下,可以引诱一种简朴液体像固体物体同样断裂。3月26日,这项研究发表在《物理评论快报》,展示了粘性液体于遭到充足年夜的力拉伸时,会忽然发生断裂。
德雷克塞尔年夜学的新研究展示了简朴液体(如图中所示的碳氢化合物液体)于遭到充足年夜的力拉伸时,现实上可以像固体物体同样发生断裂。图片来历:德雷克塞尔年夜学
这类断裂举动注解,粘度(液体抵挡流动的特征)于其力学性子中的作用可能比先前理解更为凸起。这也为从液压体系到3D打印机再到血管等各类运用中怎样操控液体提出了新的可能性。
“咱们的研究成果注解,假如单元面积上施加的拉力充足年夜,一种会流动的液体将到达‘临界应力’点,届时它会像固体同样现实发生断裂。这对于在所有简朴液体极可能都建立,包括常见的水及油等。”德雷克塞尔年夜学工程学院助理研究传授Thamires Lima说,“这从底子上转变了咱们对于流体动力学的理解。”
这一不测发明是于Lima和其互助者丈量两种简朴液体的性子时发生的。于举行拉伸流变学测试(权衡使液体流动需要施加多年夜的力)的历程中,这些近似焦油的液体使人惊奇地以忽然的“啪”一声发生分散,而不是任何往茶杯里加一坨蜂蜜的人都认识的那种逐渐变细的拉伸举动。
“咱们不雅察到的征象云云出乎意料,以至在咱们需要反复试验好频频来确认这是真正的。”德雷克塞尔年夜学工程学院传授Nicolas Alvarez说,“一旦咱们确认了这一征象,这项研究就酿成了一项彻底差别的科学摸索。”
研究团队利用高速摄像机记载测试历程,从而不雅察到一种凡是于固体质料(好比一块金属)遭到拉伸时才会呈现的举动。于某个点,质料最先舒展,直达到来临界应力点,此时它会忽然断裂成两半。这被称为脆性断裂,研究职员称,这于简朴液体中此前从未被不雅察到过。
“这其实是使人难以置信的情形。”Lima说。“断裂时发出了很是清脆的噼啪声,把我吓了一跳。我开初以为是呆板坏了,但很快就意想到声音来自正于被拉伸的流体。”
这一发明意义庞大,由于迄今为止,科学家们一直将断裂视为弹性的一种属性,弹性是质料蒙受应力的能力。于液体形态下,简朴流体没有主导的弹性机制来贮存应力,是以当它们被推或者拉时,液领会流动,而不是弯曲,或者者发生断裂。
“这项研究注解很多其他弹性液体可能也会于相对于相似的临界应力点发生断裂。”Lima说。“这注解了一种与化学性子相对于无关、可能广泛合用在多种液体的征象。”
“接下来,咱们要充实理解其发生缘故原由以和该举动于其他液体中怎样体现。”Lima说。“不雅察这一发明怎样运用在辅助纤维纺丝以和利用粘性液体的其他运用,也将长短常有趣的。”
相干论文信息:https://doi.org/10.1103/t2vy-32wr
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