Сложные жидкости представляют собой смеси , в которых сосуществуют две фазы : твердое тело–жидкость ( суспензии или растворы макромолекул, таких как полимеры), твердое тело–газ ( гранулированные ), жидкость–газ ( пены ) или жидкость–жидкость ( эмульсии ). Они демонстрируют необычные механические реакции на приложенное напряжение или деформацию из-за геометрических ограничений, которые накладывает сосуществование фаз. Механический отклик включает переходы между поведением, подобным твердому телу, и поведением, подобным жидкости, а также флуктуации. Их механические свойства можно отнести к таким характеристикам, как высокий беспорядок, решетчатость и кластеризация на нескольких масштабах длины. [1]
Крем для бритья является примером сложной жидкости. Без напряжения пена кажется твердым телом: она не течет и может выдерживать (очень) легкие нагрузки . Однако при приложении адекватного напряжения крем для бритья легко течет, как жидкость. На уровне отдельных пузырьков течение обусловлено перераспределением небольших скоплений пузырьков. В этом масштабе течение не является плавным, а вместо этого состоит из колебаний из-за перераспределения пузырьков и снятия напряжения. Эти колебания похожи на колебания, которые изучаются при землетрясениях .
Динамика частиц в сложных жидкостях является областью текущих исследований. Потеря энергии из-за трения может быть нелинейной функцией скорости и нормальных сил. Топологическое торможение потока за счет скученности составляющих частиц является ключевым элементом в этих системах. При определенных условиях, включая высокие плотности и низкие температуры , когда внешние воздействия вызывают поток, сложные жидкости характеризуются нерегулярными интервалами твердоподобного поведения, за которыми следует релаксация напряжений из-за перегруппировок частиц. Динамика этих систем по своей природе крайне нелинейна. Увеличение напряжения на бесконечно малую величину или небольшое смещение одной частицы может привести к разнице между остановленным состоянием и поведением, подобным жидкости. [2]
Хотя многие материалы, встречающиеся в природе, могут вписаться в класс сложных жидкостей, о них очень мало что хорошо известно. Непоследовательные и спорные выводы относительно их материальных свойств все еще сохраняются. Тщательное изучение этих систем может привести к «новой физике» и новым состояниям материи. Например, было высказано предположение, что эти системы могут застревать, и «фазовая диаграмма застревания» может быть использована для рассмотрения того, как эти системы могут застревать и расстрепляться. Неизвестно, продемонстрируют ли дальнейшие исследования эти результаты или окажется ли такая теоретическая структура полезной. Пока что этот большой объем теоретической работы плохо подкреплен экспериментами.