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才能够呈现为固体的性质。可是如果从肉皮冻的固体状态升温到室温时,它可能还是固体。同样,粥和玉米糊也有这个情况。这说明,它们的粘性和温度的关系很大,而且不仅和温度本身有关,还和温度变化的过程,或者说和温度变化的历史有关。
另外拿一瓶果酱,你想把它倒进另外一个容器里,一开始倒不出来。可是当你把它激烈地摇晃几下,你就能够把它倒出来了。如你仔细观察,粥也有这个特点。摇晃前后,尽管受同样的重力,可是表现很不相同。这说明它们的行为和变形的历史有关,摇晃无非是给了它们外力,从而产生了变形,这个变形的历史影响了它们的行为。
早期的材料力学与弹性力学是适应工业与民用建筑结构、道桥结构、车船与航空等结构的舒适、安全与节约发展起来的。主要的研究内容是常用的工业结构材料所制成的梁、板、壳和它们的组合体的强度刚度和稳定性来展开的。
随着工业使用机器生产的范围的扩大,随着人类对自然现象的科学研究深入,人们不断提出新的材料行为的问题。这些问题的精确回答愈来愈显得迫切。
用机器生产巧克力,需要精确回答巧克力在什么温度下是流动的和在什么温度下硬结。炼油工业需要回答在管道中原油的阻力,以及它随温度的变化关系,以便在需要时加温以减阻。在机制面条时又需要对面粉与水的适当比例,以及对和好的面的各项物理特性的精确了解。医学上为了了解心脏的负担以及心脑血管疾病的机理,需要对血液的粘性测定,为了了解某种药液,能不能顺利通过注射器的针管,又需要对这些药液的粘性精确测定。地质学家为了预测山体崩塌和泥石流的发生,需要探讨岩石和泥土的流变规律。等等,不一而足。
就以印刷行业来说,只要考察油墨在印刷机上的行为,就可以知道流变学的重要性。整个印刷过程与油墨有关的无非是以下5个环节:
1.油墨从墨罐中转移到印刷机墨斗中,是倒入,或是用铲子刮取,这是属于油墨的流动性或塑性的问题;
2.油墨从墨斗中转移到墨辊上的过程,这时油墨是从宽阔处向窄缝间伸入,与油墨的流动性有关,粘性太大固然麻烦,但粘度过小也不行,好的油墨就会很好地粘附在墨辊上而又不会到处流淌;
3.在墨辊上,油墨匀开的过程和从墨辊到墨辊的转移过程(这个过程是经由若干根墨辊到达印版滚筒的),这时,油墨在墨辊之间受到压挤,以均匀的薄膜匀开到墨辊的表面,油墨中的颜料粒子被压溃,二级凝聚被破坏而变成一级粒子均匀地分散,这样反复地进行,最后在印版滚筒上均匀地匀开,得到均匀的油墨薄膜,这是使印刷中不产生深浅的重要过程;
4.油墨从印版滚筒上转移到纸上;印到纸上的油墨向纸内渗透,这时在墨辊和纸之间油墨受到印压时,油墨的一部分被压挤到纸张的细缝间去,油墨借表面张力毛细管现象渗透到纸张纤维的缝间,在这过程中,溶剂挥发,留下亮油的薄膜,必须在短时间内形成有某种硬度的薄膜,以防油墨在成象时渗墨;
5.在印刷过程结束时,形成的墨膜的变形,是形成的薄膜所具有可变形性和强度问题,需要考虑偶尔的碰蹭擦不掉的粘附力和强度,当把印刷品堆叠到一起时,为了不被上面的纸张背面粘掉墨膜,也需要油墨能迅速硬化和成膜后有充分的强度。
除此之外,作为特殊情形,在凹版印刷中,油墨的转移主要是靠渗透到纸上完成的,所以油墨的流动性特别重要。在电子计算机的喷墨打印,新闻油墨等用于高速印刷机上,所以在向印刷机输送油墨的管中,也应有油墨流动的问题。
总之,这些新的研究对象,与以往研究得较多的钢铁、水泥、木材、有色金属等不同,科学家们把它们称为软物质。研究它们的学问称为流变学(Rheology)。有趣的是,在英文里,流变学和神学(Theology)只有开头一个字母之差,而且开头的字母R和T在英文打字键盘上是紧挨着的,粗心的打字员,经常会把流变学打成神学。这也不奇怪,因为流变学的复杂性,的确有点像神学一样高深莫测。
目下流变学按照应用范围来分,可以分为血液流变学、食品流变学、化妆品流变学、石油产品流变学和高分子流变学等。总之,流变学的历史还很短,还有大量不清楚的问题有待研究。形形色色的新兴工业和研究领域需要大量熟悉流变学的人才。
参考文献
[1] 油墨的流变学和印刷适性,http://www.bisenet.com/article/200810/41861.htm
[2] 王振东,流变学的诞生和研究对象
http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=205890&do=blog&id=219864
[3] A Handbook Of Elementary Rheology - A Barnes.pdf
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