粘弹性流体无处不在，无论是通过你的静脉，还是通过阿拉斯加石油管道的1300公里长的管道。与牛顿流体(如油或水)不同，粘弹性流体像唾液的粘性链一样伸展。流体中的分子链赋予它们超能力，科学家们仍在努力了解它如何影响它们的行为。冲绳科学技术研究生院(OIST)的研究人员通过展示粘弹性流体如何在波状表面上流动，让我们向前迈进了一步，结果出乎意料。“对我来说，这不是直觉。我已经使用这些液体将近20年了，”微生物学/纳米流体部门的负责人、这项研究的第一作者西蒙哈沃德说。本文于2018年11月5日发表在《流体物理学》上，这是三项研究中的第三项，将粘弹性流体的新理论付诸实践。
惊人的消失。
当水流过光滑的管道时，它的运动总是均匀的。然而，当水接触到波浪表面时，它会像波浪上的潮汐一样破裂。水对破碎波的每一个波峰和波谷都有反应，并被抛入漩涡中，这被称为漩涡。被称为涡度的旋转运动在波状壁附近最为明显，并在可计算的距离处消散。科学家们已经在水和其他牛顿流体中无数次目睹了这种情况。但在此之前，从未在粘弹性流体中进行过类似的实验，预计粘弹性流体的性能会有很大的不同。OIST的研究人员着手填补文献中的这一空白。
最近的理论研究表明，波浪使粘弹性流体像牛顿流体一样旋转，但有一个关键的区别。虽然牛顿流体中诱导的涡旋运动随距离衰减，但粘弹性流体中的涡旋实际上可以在特定距离处被放大。这个放大区域理论上称为“关键层”，但还没有通过实验观察到。“这个关键层的位置取决于流体的弹性，”霍华德说。他说，一种流体包含的分子链或聚合物越多，它就变得越有弹性。流体的弹性越大，临界层离波形壁越远。当流体弹性如此之大，临界层如此之远，壁面附近的螺旋涡不再受其影响时，就会出现这种情况。“一般来说，我们认为如果液体的粘弹性更强，你会看到更多奇怪的效果，”霍华德说。"但在这种情况下，当流体具有高弹性时，可观察到的效应将消失."
填补知识上的重大空白。
在过去的研究中，微/生物/纳米流体单元设计了实验和特殊设备来捕获这些关键层。他们的努力导致了这一现象的第一个实验证据。现在，研究人员已经构建了一个详细的图表，描述了当通道变宽、波长延长或流体速度增加时，临界层是如何移动的。哈瓦尔说：“这令人惊讶，因为这个理论似乎违反直觉，但我们的实验结果与理论预测完全相同。“基本上，我们的实验完全证实了这个理论。”综合研究为粘弹性流体的未来研究奠定了坚实的起点。这些弹性流体的基本特性对石油工业、医学和生物技术有直接影响，并有助于塑造我们周围的世界。通过这项研究，科学家现在可以开始在他们的计算中包括关键层，这可能有助于改进粘弹性流体在他们研究中的应用或找到新的方法。
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