新研究颠覆认知：液体为何也能像固体一般断裂？

来源：科技日报

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科技日报记者 刘霞

美国德雷塞尔大学科学家在最新一期《物理评论快报》杂志上发表研究称，只要施加足够大的拉伸力，原本流动的简单液体也会像固体一样骤然断裂。这种现象可能适用于所有简单液体，包括水和油。这一发现不仅可能改写流体力学的基本认知，也为液压系统、3D打印、血管流动控制等应用打开了全新思路。

这一发现纯属偶然。团队最初只是在研究两种简单液体的性质，进行延展流变学测试，即测量液体流动所需力的大小。实验过程中，一种焦油状液体竟然突然断裂了。

借助高速摄像机，团队捕捉到通常只在固体（如金属片）受拉伸时才会出现的过程。固体被拉伸，达到临界应力，然后猛然断裂——这叫脆性断裂。此次，同样的一幕发生在简单的液体上。

他们观察的第一种断裂液体是焦油状的烃混合物，临界应力为2兆帕。为弄清原因，团队换了一种黏度相同但成分不同的简单液体低聚苯乙烯，结果它在相同的拉伸率下也断裂了。这说明黏度在液体断裂中扮演关键角色，所有简单液体可能拥有相同的断裂临界点。

进一步的实验证实，在不同温度下改变液体黏度，每种黏度下都存在一个特定的拉伸率会导致断裂，且这个拉伸率始终与2兆帕的临界应力成正比。

团队下一步计划厘清这一现象发生的根本原因，并探索其他液体的情况。他们也期待这一发现能助力纤维纺丝及其他黏性液体的实际应用。