界面流变学?做条毛!

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现在是有一些人做界面流变学的。就是研究2D的单层的东西的流变学。我没有具体去了解过大家都用什么仪器设计,但大概印象就是这东西难,DIY程度很高,精度要求高,涨落影响大。

如果我将来的事业要继续做流变学研究,我要寻思着一些新方向了。照我的短浅认识,现在流变学的新东西一个是在额外的场下的流变学,就是边剪切边小角散射,边加电场磁场等等,目的不言而喻;一个是微流变学,就是加粒子进去通过粒子运动得到局部信息,粒子的运动测量方法包括动态光散射和显微镜人工追踪粒子,这个方法的好处是什么我还不太明白,可能是灵敏度吧;第三就是界面流变学。

为什么流变学还能继续研究下去呢?因为这种方法特别适合研究软物质的非均相体系和非平衡过程。现在物理方面非平衡、非线性、非均相都比较火嘛,有物理学家参与,才有好的科学。以上是我幼稚的个人看法。这也可以解释界面流变学为什么值得研究。

照我的理解,界面流变学的实验难度之一是专门获得界面的信息,而排除各相本身性质的干扰。但是由于界面上的东西少,相里面的东西多,相里面的东西的贡献总是非常大,界面上东西的贡献在跟误差范围差不多,导致困难。具体现在报道的界面流变学研究是怎么解决这个问题的?我没有专门了解过。AR-G2已经有这附件了。而我这两天碰到这篇PRE,做得也很漂亮。

作者在AFM探针上粘一条毛(玻纤啦),然后伸到水里去。探针部分在空气里,毛的一部分浸在了水里。本来,在空气里,空气阻力很小,做AFM好做。但是在水里,由于阻力大,探针的阻尼衰减不可忽略,就不好做。粘条毛,把探针留在空气里,就解决了这个问题。毛插到水里,由于水在动,毛就要动。这是布朗运动,因此符合Langevin方程。如果毛是垂直插入水里的,基本上就只有一种振动模式,用一维的Langevin方程搞定。通过Langevin方程的描述,可以得到磨擦系数ξ。ξ与浸没的深度h有关。通过算一条与流动方向平行的圆柱体的Navier-Stokes方程可以知道ξ与粘度的关系,搞定。作者测出来的水的粘度和glycerol水溶液粘度都准,文章里所有图都很漂亮。

流变仪厂商们一向都很注意留意流变学研究发展,很快就把一些新方法所需要的仪器设计纳入到他们推出的新附件或者新仪器当中。他们是通过跟这些研究的作者合作达到这一目的的。如果你的此类研究被仪器厂商比如说TA瞄上了,那就发财了。今后大家都买TA的流变仪,都看着TA的说明书做实验,因此都引你的文章。你的文章不光靠数据库搜索被引,还靠TA卖仪器被引。如果牛,还不光TA,其他厂也会学着做。哇……

这篇PRL是香港科技大学Tong Penger课题组发的,第一作者倒是中山大学的。是交换生吗?值得向这位同学学习!

同时,让我好兴奋的是,我也就是这几天才开始看非平衡统计力学,结果没看几章书,就能看懂以前我看不懂的文章了,觉得非常受鼓舞!

Xiaomin Xiong, Shuo Guo, Zuli Xu, Ping Sheng, & Penger Tong1 (2009). Development of an atomic-force-microscope-based hanging-fiber rheometer for interfacial microrheology Physical Review E, 80 : 10.1103/PhysRevE.80.061604

Author: Andrew

Rheologist