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工程师显示微小的液体滴可以使固体变硬

时间：2021-10-11 13:24:58 来源：

耶鲁大学的工程师通过使用非常小的嵌入式液滴来加强固体材料。

耶鲁大学的工程师已经发现，嵌入固体中的液体滴的刚度与金发姑娘有共同点：虽然大滴液体比围绕它们的固体更柔软，但极小的液体液滴实际上可以比某些固体更硬。但是，当它们“恰到好处”时，液滴液滴具有与周围固体完全相同的刚度。

键是液体的倾向，使得尽可能小的表面 - 被称为“表面张力”的收缩力，例如，允许一杯水略微填充在边缘上方而不会溢出。

“通常，用液体取代固体的部件只会使材料较弱，”机械工程和材料科学埃里克斯副教授表示，研究的原则调查员在自然物理学中出现12月15日。“但是当嵌入的液滴非常小时，表面张力使它们如此僵硬，以至于它们实际上可以使其更强大。”

Dufresne的团队通过将液体液滴嵌入直径为硅氧烷的液体下降，通过将液体下降嵌入到微米中来表现出此违反效果。然后研究人员伸展硅胶，也使液体伸展。

当硅氧烷中的液体滴加足够大时，它们容易变形并削弱了材料。然而，非常小的液滴抵抗变形并加强周围材料。根据研究人员，将许多微小的液体液体嵌入硅氧烷中，所得材料比纯硅氧烷更强的30％。

“事实证明，表面张力的重要性与大小成反比，”Dufreesne表示，耶鲁工程创新与设计中心的主任。“那么，大事的力量只是一个忽略的力量为非常小的东西，这又可以强烈影响整个材料。”

Dufresne建议这些结果为工程师提供“新旋钮”，以控制复合材料的性质。例如，恰好尺寸的液滴可以模拟周围固体的机械性能;这些“隐藏”液滴可以提供额外的光学或电功能，而不会牺牲机械性能。

该研究的其他作者包括罗伯特W. STYLE，Rostislav Bolyanskiy，Benjamin Allen，Katharine E. Jensen，John S. Wettlaufer的Yale，以及北卡罗来纳大学的亨利P. Foote。

出版物：罗伯特W. STYLE等，等，“液体夹杂物加强固体，”自然物理（2014）; DOI：10.1038 / nphys3181

研究报告的PDF副本：液体夹杂物加强固体

图像：耶鲁大学

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