سائل معقد

الموسوعة الحرة

الموائع المعقدة هي مخاليط تتعايش فيها طوران : صلب-سائل ( معلقات أو محاليل جزيئات كبيرة مثل البوليمرات)، صلب-غاز ( حبيبي )، سائل-غاز ( رغوة )، أو سائل-سائل ( مستحلبات ). وتُظهر هذه الموائع استجابات ميكانيكية غير اعتيادية للإجهاد أو الانفعال المطبق عليها ، وذلك بسبب القيود الهندسية التي يفرضها تعايش الطورين. وتشمل الاستجابة الميكانيكية تحولات بين سلوك يشبه سلوك المواد الصلبة وسلوك يشبه سلوك الموائع، بالإضافة إلى التقلبات. ويمكن عزو خصائصها الميكانيكية إلى سمات مثل الاضطراب العالي، والتكتل، والتجمع على نطاقات طول متعددة. [ 1 ]

مثال

يُعدّ كريم الحلاقة مثالاً على السوائل المعقدة. فبدون ضغط، يبدو الرغوة كجسم صلب: فهو لا يتدفق ويمكنه تحمل أحمال خفيفة جدًا . ولكن عند تطبيق ضغط كافٍ، يتدفق كريم الحلاقة بسهولة كسائل. على مستوى الفقاعات الفردية، يعود التدفق إلى إعادة ترتيب مجموعات صغيرة من الفقاعات. على هذا المستوى، لا يكون التدفق سلسًا، بل يتكون من تقلبات ناتجة عن إعادة ترتيب الفقاعات وتحرر الضغط. تشبه هذه التقلبات تلك التي تُدرس في الزلازل .

الديناميكيات

تُعدّ ديناميكيات الجسيمات في السوائل المعقدة مجالًا بحثيًا هامًا. قد تكون الطاقة المفقودة نتيجة الاحتكاك دالةً غير خطية للسرعة والقوى العمودية. ويُشكّل التثبيط الطوبولوجي للتدفق الناتج عن تكدّس الجسيمات المكوّنة عنصرًا أساسيًا في هذه الأنظمة. في ظل ظروف معينة، بما في ذلك الكثافات العالية ودرجات الحرارة المنخفضة ، وعند تحفيز التدفق خارجيًا، تتميز السوائل المعقدة بفترات غير منتظمة من السلوك الشبيه بالمواد الصلبة، تليها فترات استرخاء للإجهاد نتيجة لإعادة ترتيب الجسيمات. وتتسم ديناميكيات هذه الأنظمة بطبيعتها غير الخطية. ويمكن أن تؤدي الزيادة في الإجهاد بمقدار ضئيل للغاية أو إزاحة صغيرة لجسيم واحد إلى الفرق بين حالة التوقف والسلوك الشبيه بالسوائل. [ 2 ]

على الرغم من أن العديد من المواد الموجودة في الطبيعة تندرج ضمن فئة السوائل المعقدة، إلا أن فهمنا لها لا يزال محدودًا للغاية؛ إذ لا تزال الاستنتاجات المتضاربة والمثيرة للجدل بشأن خصائصها المادية قائمة . وقد تُفضي الدراسة المتأنية لهذه الأنظمة إلى اكتشاف "فيزياء جديدة" وحالات جديدة للمادة . فعلى سبيل المثال، يُقترح أن هذه الأنظمة قابلة للانحشار، ويمكن استخدام " مخطط طور الانحشار " لدراسة كيفية انحشار هذه الأنظمة وانفصالها. ولا يُعرف ما إذا كانت الأبحاث المستقبلية ستُثبت هذه النتائج، أو ما إذا كان هذا الإطار النظري سيُثبت جدواه. وحتى الآن، لم يُدعم هذا الكمّ الهائل من العمل النظري بتجارب كافية .

مراجع