@ 2015.10.27 , 15:00
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蚂蚁既是固态的又是液态的

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蚂蚁集群有根据环境需要改变形状和任务的非凡能力,当洪水袭来,他们自组装形成筏子求生,他们也可以用身体搭建桥梁跨过缺口。是什么特性给了蚂蚁聚集这么大范围的能力?乔治亚理工学院的一项新研究指出,这是因为该昆虫实际上同时类似于液体和固体状态。这项研究日前出版在《自然材料》上。

该乔治亚理工小组把数千只火蚁放进流变仪来探索蚂蚁聚集的力学性能,这种机器用来测试食物、护手霜或熔化塑料等材料的固体状和液体状响应。

蚂蚁们被以每分钟约0.0001转到100转的恒定转速剪切,研究者们发现活蚂蚁的行为与死蚂蚁相似:当聚集被迫流动时,活蚂蚁放任装死,在这种情况下粘度随着速度增加急剧下降。

“这无异于番茄酱,”物理学院副教授Alberto Fernandez-Nieves说,“你越用力挤,就越容易流动,但对蚂蚁来说,这种情况发生得比番茄酱更为剧烈。”

“蚂蚁似乎有一个开关,在施加足够大外力时让它们放手,”乔治·w·伍德拉夫机械工程学院的胡副教授说,“虽然它们想在一起,但它们放开,以防受伤或死亡。”

往蚂蚁聚集里丢一分硬币可以看到同样的行为,硬币通过聚集下沉时,蚂蚁绕着硬币流动,这种流动需要相对较长的时间,然而,当聚集被快速戳中时,它的响应像弹簧一样,并恢复到原来的形状。

“这是粘弹性行为的标志,”Fernandez-Nieves说,“当短时间戳探时蚂蚁表现出弹性响应,而戳较长时间时其行为则类似流体。”

该小组通过观察蚂蚁对流变仪微小摆动的响应来量化这一行为,他们发现蚂蚁同等地类似液体和固体,他们用死蚂蚁作了相同实验,发现它们像固体一样,这表明活蚂蚁是因为它们的活动而同时像液体和固体。

“值得注意的是,观察到的行为类似于在那些无生命材料里所看到的,如刚好处于转变为凝胶状态的聚合物凝胶,”Fernandez-Nieves说,“这相当令人费解,我们现在正在进行更多实验来尝试理解这些相似性来自哪里,以及它们可以被推进到什么程度。这样做有希望扩展我们当前对于像蚂蚁一样活跃而不均衡的材料的思维方式,我们计划对蚂蚁做出更多有趣的研究。”

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胡研究蚂蚁行为已有近10年,Fernandez-Nieves是一名物理学家,利用流变学来理解软材料力学并解开它们整体性质和行为的微观起源。

参加了这项研究的研究生科研助理Michael Tennenbaum把蚂蚁聚集的行为和果冻相比较。

“想象一下,如果要用一包明胶做出尽可能多的果冻,它就会是固体的,但也会非常像液体,”他说,“这是因为仅有勉强足够的明胶使它像固体,但不足以使其完全固化,果冻既是固体状又是液体状的。”

胡还使用蚂蚁的类似液体性质来研究自愈材料。

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“如果你用刀切一个餐包,就会得到两块面包,”胡说,“但如果你切一堆蚂蚁,它们就会让刀通过,然后在另一边重新成形,它们像是液态金属——就像是《终结者》中的那个场景。”

胡说是这种灵活性让蚂蚁享有两全其美,它们能变成固体办事,也能变成液体免遭粉碎。

本文译自 Phys,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 45+1

  1. 阿雷
    @2 years ago
    2969308

    胡说是这种灵活性。。。。。。。。。。。。。

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  2. bugforever
    @2 years ago
    2969310

    如果你用刀切一个餐包,就会得到两块面包
    如果你用刀切一堆蚂蚁,你会得到一胳膊蚂蚁

    [264] XX [3] 回复 [0]
  3. 晚秋的霜
    @2 years ago
    2969311

    胡说….

    [27] XX [2] 回复 [0]
  4. 2969312

    所以終結者裡面都是一身螞蟻咯?

    [20] XX [2] 回复 [0]
  5. 2969313

    最后几行“胡说”看得一愣一愣的

    [43] XX [0] 回复 [0]
  6. 欧耶
    @2 years ago
    2969314

    蚂蚁:”卧槽(#゚Д゚)~@**“#&…*“”””

    [15] XX [0] 回复 [0]
  7. 2969315

    应该标注密集恐惧症慎入的

  8. 2969316

    我就知道蚁人肯定会出现

    [10] XX [0] 回复 [0]
  9. 2969317

    一本正经的胡说八道

  10. om雷帝嘎嘎
    @2 years ago
    2969318

    油女志乃表示就是这样

  11. 面神钦点先吃
    @2 years ago
    2969320

    这么逗比,胡立德搞的研究吧?

  12. Turbocharger
    @2 years ago
    2969321

    你用刀切我的手指,我也会躲开让刀通过,所以我也即是固体又是液体咯?

    [39] XX [10] 回复 [0]
  13. 兔子
    @2 years ago
    2969329

    突然发现蚂蚁人从土里钻出来,身上干干净净

  14. 打雷克
    @2 years ago
    2969332

    以科学的名义虐蚂蚁

    [17] XX [0] 回复 [0]
  15. 2969339

    不是说蚁群才是一个有意识的个体,蚂蚁只是它的一个组成部分

  16. 表哥与圈圈
    @2 years ago
    2969340

    不是猫咪才是流体吗…

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  17. dualshock
    @2 years ago
    2969341

    蚂蚁算啥,喵星人有气固液三种状态,即可以从楼梯上“流”下来,也可以“飘”到大衣柜顶上去。

    [25] XX [3] 回复 [0]
  18. ……
    @2 years ago
    2969343

    妹子也是

  19. 2969346

    约翰不是纳米机器人么,相当于更小尺度上的蚂蚁喽。

  20. 2969349

    废话,什么种族多了都是这样的,人也这样啊

  21. 2969364

    又扯淡了,蚂蚁又是三维又是二维,又是固体又是液体,蚂蚁:我真是日了蚁后了

    [24] XX [1] 回复 [0]
  22. 冲击波
    @2 years ago
    2969370

    蚁人电影里可不是这么演的啊喂??!!!

  23. 白菜一斤
    @2 years ago
    2969382

    不会有蚂蚁被压死么?

  24. 旺旺L
    @2 years ago
    2969399

    如果换成人呢?

  25. 二是我二
    @2 years ago
    2969418

    M的,我还以为有科学家发现可以把蚂蚁变成酒,然后酒又变成活蚂蚁这么神奇,结果……你试试在新年外滩的人群中开过一辆重型推土机,一边摁着喇叭,也能用这样穿过人群好嘛。用飞行器航拍的效果和这个也差不多了!

    [49] XX [1] 回复 [0]
  26. 一个妹惊
    @2 years ago
    2969477

    是真的

    我放假的时候就是液体

    [11] XX [1] 回复 [0]
  27. 2969478

    讓我想起了一輛車想從一群人裡通過一樣。 所以人也是液態吧。

  28. 嘟嘟
    @2 years ago
    2969494

    我想起了一篇科幻小说:马姨

  29. 2969504

    我还以为是真的

  30. 2969548

    合金装备两大新主角,Solid Ant和Liquid Ant

  31. 绝对绫域
    @2 years ago
    2969615

    蚂蚁既是粒子又是波

  32. 2969727

    仔细看视频会发现 试验中有被卡住 被黏伤的蚂蚁 话说别人向玻璃扔石头 玻璃如果真的避开了是好事吗

  33. 2969747

    这个人是胡立德吧,专门做一些奇趣的研究,比如蚊子在雨中为什么不会被砸死、动物尿尿的时间等,果壳网做过专访。

  34. 写写画画
    @2 years ago
    2969850

    蚂蚁的表面张力是多少

  35. JJBlast
    @2 years ago
    2969862

    Liquidus Ant

  36. 2969911

    人群也一样吧,小菜市场全是人,来了辆车,想象一下啊,有什么区别

  37. 2970158

    现在这些研究人员脑子里都进了屎 什么狗屁结论

  38. 2970167

    我认为流体模型可以应用于地铁入口

  39. 呵呵哒
    @2 years ago
    2970237

    最好的蚂蚁就是死蚂蚁

  40. 剑上飞杀
    @2 years ago
    2970364

    评论比文章精彩

  41. 烧了个饼
    @2 years ago
    2970443

    视频里那货。。。看着好眼熟。。。查了下。。。果然是拿了今年诺贝尔生物奖的david hu。。。。我是说诺贝尔搞笑生物奖。。。

  42. 东经
    @2 years ago
    2970637

    科学家想过蚂蚁们的感受吗

  43. 蚁人
    @2 years ago
    2970674

    蚂蚁保护协会的在哪里

  44. 2970726

    @烧了个饼: 啥,原来这位是20秒尿胡。。。。

  45. 动次打次
    @2 years ago
    2972477

    人也是液态

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