科学家拉伸液体,结果像固体一样“啪”地断开
作者: aeks | 发布时间: 2026-03-31 12:03 | 更新时间: 2026-03-31 12:03
本研究揭示了一个出人意料的现象:简单液体(即日常所见、能自由流动的纯液体,如水、油、液态烃类)在特定拉伸条件下,会表现出类似固体的脆性断裂行为——不是缓慢变细,而是突然‘啪’地断开,并伴随明显爆裂声。此前科学界普遍认为,断裂是弹性固体的特性,而简单液体因无法储存应力,只会持续流动变形;断裂只可能发生在冷却至玻璃化转变温度以下、呈现类固态的黏弹性物质(如玉米淀粉悬浮液或自制史莱姆)中。但实验发现,即使在完全液态、未降温的情况下,高黏度液体(如沥青状烃类混合物、苯乙烯低聚物)也会在约2兆帕的临界应力下断裂。进一步研究表明,这一断裂点与黏度密切相关:调节温度改变黏度后,只要匹配相应的拉伸速率,断裂总在相同临界应力下发生;而黏度过低时,现有设备无法拉得足够快,就观察不到断裂。更关键的是,同黏度的简单液体与聚合物液体断裂应力一致,说明断裂并非源于材料弹性,而是黏性效应主导。研究人员推测,断裂可能由空化现象(液体内部微小气泡快速生成并坍塌产生冲击波)引发。这一发现挑战了流体力学长期基础假设,表明黏度本身就能驱动类固态力学响应,为理解液体极限行为、优化纤维纺丝、精密打印、生物流体操控等应用开辟了新路径。
DOI: 10.1103/t2vy-32wr