研究發(fā)現：可以用“污泥蠕蟲”作為細絲模型，而且比理論更準確！

2020-08-03 16:31 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

阿姆斯特丹大科學家發(fā)現，在進行粘度測試時，可以使用污泥蠕蟲作為細絲的模型，其研究發(fā)現發(fā)表在《物理評論快報》期刊上，研究用污泥蠕蟲和流變儀進行的實驗，以及從這些實驗中學到了什么。

在活躍的系統(tǒng)中，由于儲存的能量或利用系統(tǒng)中的其他能量，粒子會自行移動。一類這樣的活性體系是活性聚合物，研究人員指出，由于它們在許多生物體系中的普遍存在，生物學家對此非常感興趣。

不幸的是，科學家們還沒有開發(fā)出很多旨在研究活性聚合物體系的實驗項目，特別是那些旨在研究流動的實驗項目。在這項新的努力中，研究人員設計了一種獨特的方法，以一種簡單的方式模擬活性聚合物的行為，即將污泥蠕蟲放入流變儀。污泥蠕蟲(Tubifex Tubifex)是一種管狀節(jié)段蠕蟲，大小與蚯蚓相似，它們通常被用作熱帶魚的食物，在大多數寵物店都有出售。

污泥蠕蟲的一個共同特征是它們持續(xù)不斷的運動，流變儀是一種內部裝有平板的透明圓柱體，可以對圓柱體內部的材料施加剪切力。在實驗中，研究人員用等量的蠕蟲和水填充流變儀，并使用該設備測量組合材料的粘度。研究小組還改變了水的溫度，以改變蠕蟲的運動量（從而改變了溶液的粘度），并在某些點上，在設備中放置了剛好足夠的酒精，迫使它們停止移動。

先前的研究表明，含有活性聚合物的溶液，比透明液體更能抵抗剪切力，粘度的增加是由于聚合物之間發(fā)生的纏繞。先前的研究也表明，隨著剪切力的增加，聚合物長絲傾向于排列，導致粘度下降。然而，沒有展示的是當細絲自行運動時會發(fā)生什么。研究人員的實驗表明，在非常低的剪切率下，主動蠕蟲溶液的粘性比被動蠕蟲系統(tǒng)低10倍。此外，隨著剪切速率的增加，溶液的粘度如預測的那樣降低，但活性溶液的剪切變稀程度，比預測的要小。

研究人員認為，該發(fā)現比理論更準確，因為模型允許拉伸和收縮。污泥蠕蟲的活動水平可以通過改變溫度或添加少量酒精來控制，以使蠕蟲暫時不活動。對這個纏繞的類聚合物體系進行經典流變實驗，發(fā)現其流變性質與一般聚合物的流變性質相似，但在定量上，(I)剪切變稀隨活性降低，(Ii)剪切變稀開始的特征剪切速率由活性時間尺度給出，(Iii)低剪切粘度隨濃度變化表現出與常規(guī)聚合物截然不同的標度；其研究也為活躍“類聚合物蠕蟲”的新實驗研究領域鋪平了道路。