研究发现，凝胶的弹性来自于凝胶中颗粒团簇的堆积欧洲杯猜球平台

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2019年5月21日

从早上第一件事挤在牙刷上的牙膏，到喝下去的酸奶，再到用来让睡衣柔软舒适的织物柔软剂，凝胶在消费品、食品和工业应用中无处不在。

包括UD的Eric Furst在内的一组科学家发现，凝胶的弹性来自于凝胶中粒子簇的堆积，他们将其称为局部玻璃簇。欧洲杯猜球平台(图片说明:特拉华大学)

然而，迄今为止，研究人员既无法描述凝胶中提供弹性或弹性的微观结构，也无法描述这些结构是如何发展的。一个研究小组特拉华大学美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)、北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)和密歇根大学(University of Michigan)的研究人员发现，凝胶的弹性是由于凝胶中粒子簇的堆积造成的，该团队在当地将其称为玻璃簇。欧洲杯猜球平台

该研究被引用在期刊的一篇论文中自然通讯可以帮助人们在微尺度上制造出更好的材料和产品。欧洲杯足球竞彩这些知识可以帮助生物技术、消费品、农业等领域的公司。

有几家公司制定并销售凝胶产品，有时凝胶的硬度因不稳定性而不同。

密歇根大学化学与生物分子工程系教授兼系主任埃里克·弗斯特(Eric Furst)是这篇论文的通讯作者之一，他在办公室的架子上放了一瓶旧的织物柔软剂，用它来展示凝胶分离或“坍塌”时会发生什么。该产品的设计初衷是易于分发，但当它变质时，就会变得粘稠，令人不快。

我们的结果为如何设计团簇大小分布来控制凝胶材料的刚度、流动和稳定性提供了见解欧洲杯足球竞彩．

Eric Furst，特拉华大学化学和生物分子工程系教授和主席

Kathryn a . Whitaker, 2015年获得UD化学工程博士学位，是这篇新论文的第一作者，目前是密歇根州米德兰陶氏化学公司的高级研究工程师。

调查凝胶

凝胶是像液体一样流动的半固体材料，但也包欧洲杯足球竞彩括固体颗粒。欧洲杯猜球平台通过在显微镜下观察这些物质，研究人员发现凝胶中的固体颗粒形成了一个类似于建筑物结构的网络。欧洲杯猜球平台为了使物质流动，这个结构应该被打破，这样它就可以被挤压或稀释。如果需要很大的力才能做到这一点，这就意味着该物质是刚性的，并且具有很高的弹性模量。如果力足够小，就意味着物质容易流动，弹性模量也较低。

由弗斯特领导的科学家小组研究了一种凝胶，它由聚甲基丙烯酸甲酯乳液(PMMA)的粒子组成，通常称为丙烯酸，分散在两种无色液体——环己基溴化和环己欧洲杯猜球平台烷的混合物中。他们发现，这种凝胶是由相互连接的玻璃状粒子簇组成，中间有薄弱区域。欧洲杯猜球平台为了深入了解这些簇对凝胶性能的影响，研究小组必须确定每个簇的起始和结束位置的限制。

”这就像Facebook,”福斯特说。”我们想弄清楚谁在当地和谁有联系?”

麻省理工学院(MIT)化学工程助理教授詹姆斯·w·斯旺(James W. Swan)的搭档进行了模拟，以发现星系团背后的物理原理。后来，他将图论(图学的数学研究)应用到模拟数据中，破解了哪些簇是相互连接的，找出每个簇的边，并对簇进行颜色编码。这就像是在划分朋友圈的界限。

接下来，科学家们将模拟结果与凝胶的物理研究进行了比较，并验证了它们的联系和分布符合他们的估计。他们发现，这些局部玻璃团簇聚集的方式决定了材料的弹性模量。相互连接的团簇作为凝胶内部刚性的承重单元。

”直到现在，还没有人看到和描述这些簇是如何排列的，以及它们是如何影响弹性的”,说下班。”我们把拼图拼在一起”。

该论文的其他作者包括埃克森美孚(ExxonMobil)的工艺开发工程师Zsigmond Varga;北卡罗莱纳州立大学化学与生物分子工程助理教授Lilian C. Hsiao;迈克尔·j·所罗门(Michael J. Solomon)，密歇根大学拉克姆研究生院化学工程教授、研究生院学术事务副教务长。

这篇论文花了研究人员数年的时间来跟进与他们有关的遗留问题，并促使他们继续研究。