||
软物质(Softmatter)或称软凝聚态物质(Softcondensedmatter)是指处于固体和理想流体之间的物质。一般由大分子或基团(固、液、气)组成,如液晶、聚合物、胶体、膜、泡沫、颗粒物质、生命体系等,在自然界、生命体、日常生活和生产中广泛存在。软物质与人们生活休戚相关,如橡胶、墨水、洗涤液、饮料、乳液及药品和化妆品等等;在技术上有广泛应用,如液晶、聚合物等;生物体基本上由软物质组成,如细胞、体液、蛋白、DNA等。对软物质的深入研究,将对生命科学、化学化工、医学、药物、食品、材料、环境、工程等领域及人们日常生活有广泛影响。
1991年,诺贝尔奖获得者、法国物理学家德热纳在诺贝尔奖授奖会上以“软物质”为演讲题目,用“软物质”一词概括复杂液体等一类物质,得到广泛认可。近年来,美国及欧洲的主要物理学杂志均开辟了“软物质物理”新栏目,表明软物质物理已成为一门新的学科领域。软物质的基本特性是对外界微小作用的敏感和非线性响应、自组织行为、空间缩放对称性等。
软物质与一般硬物质(如金属、陶瓷等)的运动变化规律有许多本质区别。例如:拉伸橡皮的恢复力是熵力所致,与拉伸弹簧的恢复力明显不同;双亲分子的界面作用与其他物质界面有很大差别;生命物质的活性不能用普通物质的运动规律去理解等等。
软物质包括范围广泛,这类物质均属于复杂体系,与一般固体和液体有不同的运动规律,是多学科相关的研究领域,更是通向研究生命体系的桥梁。20世纪的物理学开拓了对物质世界的新认识,相对论和量子力学起了支配作用。在此基础上,研究和深入认识了“硬物质”(如金属、半导体及各种功能物质),对技术和社会产生了巨大推动作用。然而,却存在另一类型的物质,其运动规律和行为主要不是由量子力学和相对论的基本原理直接导出。软物质就是这样的领域,其自组织行为和标度对称性等是由内在特殊相互作用和随机涨落而引起,软物质的许多新奇行为、丰富的物理内涵和广泛的应用背景引起越来越多物理学家的兴趣,软物质物理已成为物理学的一个新的前沿学科,是具挑战性和迫切性的重要研究方向。
软物质力学,是一个新的概念,方兴未艾。是将力学与熵、统计物理等结合起来,对软物质进行研究的力学。软物质一般涉及到微弱的力,有可能会引起突变(屈曲等现象);软物质的本构关系比较复杂,涉及到流变、大变形、熵等新概念。
如何去建立一个统一的框架去研究软物质?现在还是个未知数。
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-7-28 00:37
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社