液體也能像固體一樣驟然斷裂

由 科技導報 發佈於 科技

'26-03-31

來源:科技日報

記者:劉霞

美國德雷塞爾大學科學家在最新一期《物理評論快報》雜誌上發表研究稱,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。這種現象可能適用於所有簡單液體,包括水和油。這一發現不僅可能改寫流體力學的基本認知,也爲液壓系統、3D打印、血管流動控制等應用打開了全新思路。

這一發現純屬偶然。團隊最初只是在研究兩種簡單液體的性質,進行延展流變學測試,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。

藉助高速攝像機,團隊捕捉到通常只在固體(如金屬片)受拉伸時纔會出現的過程。固體被拉伸,達到臨界應力,然後猛然斷裂——這叫脆性斷裂。此次,同樣的一幕發生在簡單的液體上。

他們觀察的第一種斷裂液體是焦油狀的烴混合物,臨界應力爲2兆帕。爲弄清原因,團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鍵角色,所有簡單液體可能擁有相同的斷裂臨界點。

進一步的實驗證實,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致斷裂,且這個拉伸率始終與2兆帕的臨界應力成正比。

團隊下一步計劃釐清這一現象發生的根本原因,並探索其他液體的情況。他們也期待這一發現能助力纖維紡絲及其他黏性液體的實際應用。

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