作者:Joseph N. Grima 来源:《皇家学会学报A卷》 发布时间:2010-9-26 16:59:32
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新数学模型或可阐释细胞增大剂

 
新模型阐释了细胞增大剂如何在压力下膨胀。(图片提供:Joseph Grima)
 
想象一下橡皮圈在拉伸时变胖,在收缩时变瘦。这种名为细胞增大剂的材料实际上是存在的,然而科学家完全没法弄明白它们到底是怎样工作的。如今,一个新的数学模型或许能够帮上忙。研究人员表示,这一模型能够准确预测这些材料的特性,并为它们广阔的应用前景打开了一扇大门,包括当伤口膨胀时能够给药的绷带,以及抗震建筑结构。
 
早在一个世纪以前,德国物理学家Woldemar Voigt便在黄铁矿晶体中发现了细胞增大剂。他的研究发现,这些晶体在被拉伸时能够变得更厚。Voigt无法解释这种奇怪的现象,并且在当时也没有什么相关的实际应用,因此研究人员忽略了这项研究达几十年之久。
 
科学家在上世纪80年代重又把目光投向细胞增大剂。研究人员开始合成一些具有细胞增大剂特性的材料,例如蜂窝聚合泡沫材料,它们能够在被撕扯后变大,并且科学家同时也在研究如何进一步利用这一特性。研究人员发现,细胞增大剂还非常适合吸收声音、震动以及碰撞,从而使其成为绝缘、减震以及汽车缓冲材料的绝佳候选者。
 
在8月4日发表于英国《皇家学会学报A卷》网络版上的一篇论文中,马耳他大学的科学家提出了一个有关细胞增大剂特性的通用数学模型。文章的作者、数学家及化学家Joseph Grima表示,这个模型最终阐明了当一个细胞增大剂材料被拉伸时到底发生了什么。该模型基于一种细胞增大剂,这种混合物的结构由一个彼此连接的长方形和(或)正方形阵列构成。模型揭示了当材料被拉伸时,长方形结构——被称为刚性旋转子结构——会相对另一个长方形发生旋转,从而减少了材料的密度,但同时却增加了材料的厚度。Grima解释说,这一模型能够预测任何材料的细胞增大剂特性。
 
英国布里斯托尔大学的航空工程师Fabrizio Scarpa表示,这一模型是“迄今为止我所见到的有关细胞增大剂特性的一个最全面的阐述”。他说,这项研究成果将在许多不同的领域点亮新的灵感,例如在多种电子设备中使用的液晶高分子材料的开发,以及航天器可折叠天线以及反射器的研制。(来源:科学时报 群芳)
 
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