阿姆斯特丹大科学家发现,在进行粘度测试时,可以使用污泥蠕虫作为细丝的模型,其研究发现发表在《物理评论快报》期刊上,研究用污泥蠕虫和流变仪进行的实验,以及从这些实验中学到了什么。在活跃的系统中,由于储存的能量或利用系统中的其他能量,粒子会自行移动。一类这样的活性体系是活性聚合物,研究人员指出,由于它们在许多生物体系中的普遍存在,生物学家对此非常感兴趣。

不幸的是,科学家们还没有开发出很多旨在研究活性聚合物体系的实验项目,特别是那些旨在研究流动的实验项目。在这项新的努力中,研究人员设计了一种独特的方法,以一种简单的方式模拟活性聚合物的行为,即将污泥蠕虫放入流变仪。污泥蠕虫(Tubifex Tubifex)是一种管状节段蠕虫,大小与蚯蚓相似,它们通常被用作热带鱼的食物,在大多数宠物店都有出售。

污泥蠕虫的一个共同特征是它们持续不断的运动,流变仪是一种内部装有平板的透明圆柱体,可以对圆柱体内部的材料施加剪切力。在实验中,研究人员用等量的蠕虫和水填充流变仪,并使用该设备测量组合材料的粘度。研究小组还改变了水的温度,以改变蠕虫的运动量(从而改变了溶液的粘度),并在某些点上,在设备中放置了刚好足够的酒精,迫使它们停止移动。

先前的研究表明,含有活性聚合物的溶液,比透明液体更能抵抗剪切力,粘度的增加是由于聚合物之间发生的缠绕。先前的研究也表明,随着剪切力的增加,聚合物长丝倾向于排列,导致粘度下降。然而,没有展示的是当细丝自行运动时会发生什么。研究人员的实验表明,在非常低的剪切率下,主动蠕虫溶液的粘性比被动蠕虫系统低10倍。此外,随着剪切速率的增加,溶液的粘度如预测的那样降低,但活性溶液的剪切变稀程度,比预测的要小。

研究人员认为,该发现比理论更准确,因为模型允许拉伸和收缩。污泥蠕虫的活动水平可以通过改变温度或添加少量酒精来控制,以使蠕虫暂时不活动。对这个缠绕的类聚合物体系进行经典流变实验,发现其流变性质与一般聚合物的流变性质相似,但在定量上,(I)剪切变稀随活性降低,(Ii)剪切变稀开始的特征剪切速率由活性时间尺度给出,(Iii)低剪切粘度随浓度变化表现出与常规聚合物截然不同的标度;其研究也为活跃“类聚合物蠕虫”的新实验研究领域铺平了道路。

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研究发表期刊《物理评论快报》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.188002

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研究发现:可以用“污泥蠕虫”作为细丝模型,而且比理论更准确!

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阿姆斯特丹大科学家发现,在进行粘度测试时,可以使用污泥蠕虫作为细丝的模型,其研究发现发表在《物理评论快报》期刊上,研究用污泥蠕虫和流变仪进行的实验,以及从这些实验中学到了什么。