Комплексная жидкость

Сложные жидкости — это смеси , в которых наблюдается сосуществование двух фаз : твердое тело-жидкость ( суспензии или растворы макромолекул, например полимеров), твердое тело-газ ( гранулированные ), жидкость-газ ( пены ) или жидкость-жидкость ( эмульсии ). Они демонстрируют необычные механические реакции на приложенное напряжение или деформацию из-за геометрических ограничений, налагаемых сосуществованием фаз. Механическая реакция включает в себя переходы между твердотельным и жидкоподобным поведением, а также колебания. Их механические свойства можно объяснить такими характеристиками, как высокий беспорядок, образование клеток и кластеризация в различных масштабах длины.

Пример

Крем для бритья — пример сложной жидкости. Без напряжения пенопласт выглядит твердым: он не течет и выдерживает (очень) легкие нагрузки . Однако при соответствующем стрессе крем для бритья легко течет, как жидкость. На уровне отдельных пузырьков течение происходит за счет перестановок небольших скоплений пузырьков. В этом масштабе поток не является гладким, а состоит из колебаний из-за перестановок пузырьков и снятия напряжения. Эти колебания подобны колебаниям, которые изучаются при землетрясениях .

Динамика

Динамика . частиц в сложных жидкостях является областью текущих исследований Энергия, потерянная из-за трения, может быть нелинейной функцией скорости и нормальных сил. Топологическое торможение потока из-за скопления составляющих частиц является ключевым элементом в этих системах. При определенных условиях, включая высокие плотности и низкие температуры , когда внешнее воздействие вызывает поток, сложные жидкости характеризуются нерегулярными интервалами твердоподобного поведения, за которыми следует релаксация напряжений из-за перестановки частиц. Динамика этих систем носит весьма нелинейный характер. Увеличение напряжения на бесконечно малую величину или небольшое смещение одной частицы может привести к разнице между остановленным состоянием и поведением, подобным жидкости.

Хотя многие материалы, встречающиеся в природе, могут быть отнесены к классу сложных жидкостей, о них мало что известно. Непоследовательные и противоречивые выводы относительно свойств их материалов сохраняются до сих пор. Тщательное изучение этих систем может привести к «новой физике» и новым состояниям материи. Например, было высказано предположение, что эти системы могут создавать помехи, и можно использовать «фазовую диаграмму помех», чтобы рассмотреть, как эти системы могут блокировать и устранять помехи. Неизвестно, продемонстрируют ли дальнейшие исследования эти результаты или окажется ли такая теоретическая основа полезной. Пока что этот большой объем теоретических работ плохо подкреплен экспериментами.

Внешние ссылки

• Стефан Хермингхаус. Отдел динамики сложных жидкостей.
• Лаборатория физики мягкого конденсированного состояния Дэвида Вайца
• Группа сложных жидкостей Говарда Стоуна
• Группа физической химии и мягких материалов, Вагенинген
• Страница сложных жидкостей Боба Берингера
• Страница сложных жидкостей Эрнана Алехандро Максе
• Лаборатория сложных жидкостей/нелинейной динамики
• Страница сложных жидкостей Франсуа Гранера
• Центр разработки сложных жидкостей Университета Карнеги-Меллон
• Центр сложных жидкостей и межфазной физики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе
• Лаборатория сложных жидкостей Пауло Арратиа в Пенсильванском университете
• Сложные жидкости и вычислительная физика полимеров в ETH Zurich
• Группа механики жидкостей с низким Рейнольдсом Убальдо М. Кордова-Фигероа в UPRM
• Группа мягкого конденсированного состояния Чжэндуна Чэна
• Рабочая группа по комплексным жидкостям Новой Англии (NECF)