工程师们使液体变得与固体一样坚硬
Yale（耶鲁大学）的工程师们发现，嵌入在固体里的液体在一些方面与金凤花姑娘的遭遇[1]有共同之处：虽然大滴的液体比其周围的固体柔软，但是极其微小的液滴实际上要比某些固体坚硬。但只有在液体与其周围固体刚度完全相同的情况下才会刚好发生。 关键是液体的流动性趋势，具有尽可能小的表面——这是一种被称为“表面张力”的收缩力，比如，一杯水倒满，水略高于杯子边缘而不溢出。 机械工程和材料科学学院的副教授 Eric Dufresne，也是12月15日刊登在Nature Physics杂志上研究报告的主要研究者，说：“通常情况下，使用液体替代固体的部分会使得材料更脆弱。”“但是当嵌入的液滴非常小的时候，表面张力会使他们变得非常硬，以至于可以实际上加强固体刚度。” Dufresne的团队通过将一微米直径大小的液滴嵌入到硅中证明了这种不合常理的现象。研究人员随后将硅拉伸，导致液体也得到伸展。 当液滴在硅中有足够大的时候，他们就会很容易变形，这样就会消弱材料（刚度，强度性能）。 然而，非常细小的液滴却能够抵抗变形并且加强周围物质。根据研究人员的结论，当许多微小的液滴被嵌入到硅之后，其材料性能（刚度，强度）比纯硅提升了30%左右。 Dufresne，同时也是Yale大学工程创新与设计中心主任，说：“事实证明表面张力的重要性与液滴尺寸大小是成反比的。”“因此在大事情中如此微不足道的因素也会变成不可或缺的因素——这反过来可以严重影响整体的材料。” Dufresne 觉得这些研究结论可以给工程师提供一个“新的研究方法”去控制复合材料的性能。列如，尺寸合适的液滴可以模仿周围固体的力学性能。这些“隐形”的液滴可以在不牺牲机械性能的前提下，提供额外的光学或电学性能。 [1] 金凤花姑娘（Goldilocks）：美国传统的童话角色，由于金凤花姑娘喜欢不冷不热的粥，不软不硬的椅子，总之是“刚刚好”的东西，所以后来美国人常用金凤花姑娘（Goldilocks）来形容“刚刚好”。 本文版权归研发埠所有，如需转载请注明出处！ |
