Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Күрделі сұйықтықтар – екі фазаның қатар өмір сүретін қоспалар: қатты-сұйық (полимерлер сияқты макромолекулалардың суспензиялары немесе ерітінділері), қатты-газ (ұсақ бөлшекті), сұйық-газ (көбіктер) немесе сұйық-сұйық (эмульсиялар). Фазалық қатар өмір сүрудің геометриялық шектеулері салдарынан, олар қолданылған кернеуге немесе деформацияға ерекше механикалық жауап береді. Бұл механикалық жауапқа қатты дене сияқты және сұйық сияқты мінез-құлық арасындағы өтулер, сондай-ақ ауытқулар кіреді. Олардың механикалық қасиеттері жоғары дәрежедегі тәртіпсіздік, бөлшектердің қозғалу шектеуі және әртүрлі масштабтардағы кластерлену сияқты ерекшеліктерге байланысты болады.
Complex fluids are mixtures that have a coexistence between two phases: solid–liquid (suspensions or solutions of macromolecules such as polymers), solid–gas (granular), liquid–gas (foams) or liquid–liquid (emulsions). They exhibit unusual mechanical responses to applied stress or strain due to the geometrical constraints that the phase coexistence imposes. The mechanical response includes transitions between solid like and fluid like behavior as well as fluctuations. Their mechanical properties can be attributed to characteristics such as high disorder, caging, and clustering on multiple length scales.
Мысал
Шаш шашқыш - күрделі сұйықтықтардың мысалы. Кернеу болмағанда көбік қатты зат сияқты көрінеді: ол ағып кетпейді және (өте) жеңіл жүктемелерді ұстай алады. Бірақ, жеткілікті күш салынғанда, шаш шашқыш крем сұйықтықтай оңай ағады. Жеке көпіршіктер деңгейінде ағын көпіршіктердің шағын топтарының қайта орналасуынан туындайды. Осы масштабта ағын тегіс емес, керісінше, көпіршіктердің қайта орналасуы мен кернеудің босатылуынан туындайтын құбылулардан тұрады. Бұл құбылулар жер сілкінісін зерттеу кезіндегі құбылуларға ұқсас.
Shaving cream is an example of a complex fluid. Without stress, the foam appears to be a solid: it does not flow and can support (very) light loads. However, when adequate stress is applied, shaving cream flows easily like a fluid. On the level of individual bubbles, the flow is due to rearrangements of small collections of bubbles. On this scale, the flow is not smooth, but instead consists of fluctuations due to rearrangements of the bubbles and releases of stress. These fluctuations are similar to the fluctuations that are studied in earthquakes.
Динамикасы
Күрделі сұйықтықтардағы бөлшектердің динамикасы қазіргі зерттеулердің маңызды саласы болып табылады. Ұқсастықтан туындаған энергия шығыны жылдамдық пен нормаль күштердің сызықтық емес функциясы болуы мүмкін. Бұл жүйелерде құрамындағы бөлшектердің тығыздығынан туындаған ағынға бөгет жасайтын топологиялық тежелу маңызды рөл атқарады. Белгілі бір жағдайларда, жоғары тығыздық және төмен температура сияқты, сыртқы күштер әсерінен ағындылық туындағанда, күрделі сұйықтықтар қатты дене сияқты мінез-құлықтың жиі алмасатын кезеңдерін көрсетеді, одан кейін бөлшектердің қайта орналасуынан туындаған кернеудің азаюы байқалады. Бұл жүйелердің динамикасы жоғары дәрежеде сызықтық емес сипатқа ие. Кернеудің өте шағын өсуі немесе бір бөлшектің кішкентай ығысуы жүйенің тоқтау күйі мен сұйықтық сияқты мінез-құлық арасындағы шешушы айырмашылықты тудыруы мүмкін. Табиғатта кездесетін көптеген материалдар күрделі сұйықтықтар класына жатса да, олар туралы білім әлі де жеткіліксіз. Олардың материалдық қасиеттеріне қатысты келіспеушіліктер мен даулы тұжырымдар әлі де сақталып тұр. Бұл жүйелерді мұқият зерттеу "жаңа физика" ашылуына және материяның жаңа күйлеріне әкелуі мүмкін. Мысалы, бұл жүйелердің "жабылу" құбылысын көрсетуі мүмкін екендігі айтылды, ал "жабылу фазалық диаграммасы" осы жүйелердің қалай жабылып, қалай ашылуын қарастыру үшін қолданылуы мүмкін. Аталған зерттеулер осы нәтижелерді растай ма, әлде мұндай теориялық негіз пайдалы болады ма, әзірге белгісіз. Қазірге дейін бұл ауқымды теориялық жұмыс тәжірибелік зерттеулермен толыққанды қолдау тапқан жоқ.
The dynamics of the particles in complex fluids are an area of current research. Energy lost due to friction may be a nonlinear function of the velocity and normal forces. The topological inhibition to flow by the crowding of constituent particles is a key element in these systems. Under certain conditions, including high densities and low temperatures, when externally driven to induce flow, complex fluids are characterized by irregular intervals of solid like behavior followed by stress relaxations due to particle rearrangements. The dynamics of these systems are highly nonlinear in nature. The increase in stress by an infinitesimal amount or a small displacement of a single particle can result in the difference between an arrested state and fluid like behavior. Although many materials found in nature can fit into the class of complex fluids, very little is well understood about them. Inconsistent and controversial conclusions concerning their material properties still persist. The careful study of these systems may lead to "new physics" and new states of matter. For example, it has been suggested that these systems can jam and a "jamming phase diagram" can be used to consider how these systems can jam and unjam. It is not known whether further research will demonstrate these findings, or whether such a theoretical framework will prove useful. As yet this large body of theoretical work has been poorly supported with experiments.