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1、产业论坛葺、舞苗拉物质.陆坤权。,在人类生活的环境里,颗粒物质无所不在,从浩翰无垠的的性质来加以描述例如将一堆沙粒堆积起来当堆积的斜坡,,。“宇宙天体,到白雪皑皑的冰雪世界;从孕育生命的大地良田,小时沙堆静止不动粒子不滚落而当沙堆的斜坡达到最”,,、到人迹罕见的荒漠沙丘;从维系生存的谷物瓜果,到工作生活大稳定角以后沙堆开始崩塌这种现象在一般液体固体的,人们熟悉的颗粒物质包括沙子、泥土、、中观察不到。日常用品矿石粮、、,“”食、瓜果、盐、糖、药丸、冰块、雪花、宇宙尘埃等等。与固体液体气体的重要区别是温度对颗粒态粒。“”。颗粒物在工业上扮演着十分重要的角色
2、。例如,混凝土是子几乎不起作用颗粒态粒子相当于丁=O时的气体分子“”工业上使用最多的原材料之一,而混凝土的强度取决于水泥与这使得颗粒态体系中的颗粒行为很难用平衡热力学理论来。,其他混凝料颗粒的排列配比。另据统计,全世界谷物及其他各描述例如许多研究显示转动与振动会使容器中不同大小的。。种颗粒物的年产量为数百亿吨,其中包括煤、矿石、水泥建颗粒分离开来而不是想象中的愈振愈混合均匀材、沙子与碎石等低附加值材料,以及高附加值的食品、工业温度所扮演的一个重要角色是可以用来确定物质所处的相。“”,原料、药品和化妆品等。这些物质的开采、运输、加工、分选空间由于颗粒态粒
3、子相当于处在T=O的状态除非受到,,及储存,每年消耗地球上10%的能量。对颗粒物性质的了解与外力作用系统的形成结构永远保持不变不需考虑热平衡作。,。研究对于全球工业与经济的发展将有极大的助益。为防止沙漠用因此系统中颗粒行为不可重复、化、泥石流、雪崩、滑坡等自然灾害,也必须了解颗粒物的运温度在气相液相中所扮演的第二个角色是提供了微观速。“”,动规律。因此颗粒物质成为近年来活跃的研究领域。度的尺度由于颗粒态相当于温度为零热运动速度在颗粒体系中不存在。颗粒体系中只需考虑宏观运动速度。可以人“”“”一个新的物质态为地定义一个颗粒温度来表征颗粒流在平均运动速度附
4、近的涨落。“颗粒温度”的意义在于它可被用来当作颗粒体系能量耗散的一个标志。但“颗粒温度”的定义并不能使通物理学家将尺度在1微米以上的大量固体颗粒物的集合体用的热。定义为颗粒物质。这类物质司空见惯,却与人们熟知的固体、力学或流体力学处理方法适用于颗粒体系中“”、液体和气体有不同的奇特性质。其本质是颗粒之间的相互作颗粒态有异于固体液体和气体的另一个例子为声的。、。用,与原子、分子之间的相互作用不同。也许应该在固体、液传播声在固体气体与液体中均能良好地传播然而在颗粒体、气体之外定义一个新的物质状态“颗粒态”。体系中却很难传播。—。“”颗粒态物质的根本共性包括
5、三个重要的方面:(1)颗粒物的研究由来已久在过去的研究者中不乏有名的科.:.。。相互作用以摩擦力为主;(2)由温度所引起的热运动在体系学家库仑(CAdeC川油)最早提出静摩擦力的概念以及.。;。roo的描述中可以忽略不计;(3)颗粒体系为能量耗散体系沙堆倾斜角度与摩擦系数关系法拉第(M「dy)发现颗粒.对于尺度为,在振动容器中的不稳定对流现象;雷诺(0Reyn01ds)提出颗粒1微米大小的微粒热运动能量可与其重力势。能相比,大于这个尺寸,布朗运动开始显得不很重要。一般常体系的加压膨胀原理,,见的颗粒物大约在几十微米以上。此时布朗运动已完全可以忽然而对颗
6、粒物质运动规律的认识还很肤浅描述颗粒物。,略。在没有外力作用下,颗粒总是处于静止状态,与气体分子质的基本理论尚未建立同时研究颗粒体系又与其他复杂体,:体系完全不同。系有密切联系例如沙粒被用来作为研究颗粒耗散动力系统..单个颗粒物质虽然以固体形态存在,颗粒物质的集体行为为代表;德热纳(pGdeGennes)用沙堆崩塌的宏观图象给出却跨越了固体、液体及气体的界限,很难以气体、固体或液体第二类超导磁通量线运动的描述;沙堆在静止角附近的崩塌现1oo1lA1b5llA..i0dddeeeedIddtItttMUsUsFMFm日台自皿u,。象可以用来阐述复杂体系中
7、的自组织临界性受振沙堆的慢弛这表明颗粒物质的特性与其初始状态密切相关豫与自旋玻璃的慢弛豫现象具有相似性沙堆与流体对流相互类似颗粒物质的非线性动力学现象亦可用于研究半导体击穿应力分布与成拱现象现象、微观尺度钻滑摩擦和宏观尺度地展动力学上的钻滑摩擦颗粒物体系与流体的一个极重要的不同之处是,其底面积。。。而体系的应力分布与系统的等等因而关于颗粒物质的研究又重新活跃了起来受力大小与体系的应力分布相关形成情况紧密相关,系统的形成条件决定了颗粒排列状态及其认识顺粒物质的奇异特性排列的紧密度。当颗粒体系受纵向压力时,其应力易于改向,倾向,。于横向分布这是颗粒体系与均
8、匀相固体不同的特性颗颗粒物质有着一些异乎寻常的静态和动态特性。粒体系的这种倾向是造成颗粒成拱及
