想必大家在年少时都学过“物质的三态”吧。
“气体”、“液体”、“固体”这三种状态,在特定条件下会发生相变,转变为其他状态。
然而,世界上也存在一些既不能明确称为固体也不能称为液体的奇妙存在。
其中代表性的就是凝胶。
它是“失去流动性的胶态分散体”,其中的溶剂(如水)仍保持液态,因此可以说与冰之类的固体不同。
保持流动性的胶态分散体称为溶胶。溶胶-凝胶的代表例子包括琼脂和鱼冻。
大家应该都很熟悉,这些物质加热后会变成液态(溶胶),冷却后会变成固态(凝胶)。
那么,这种凝胶在我们的日常生活中其实有着的广泛应用。
利用凝胶开发出的畅销商品,恐怕要数纸尿裤了。
它能将尿液封闭起来(使其凝胶化),保持干爽感,因此比布尿布舒适得多。
此外,还有一些有趣的产品。
例如,将树脂注入自行车或轮椅轮胎,使其凝胶化,从而进行免充气加工的设备。
这也是巧妙地利用了凝胶的性质:设备将树脂加热成液态后注入轮胎的气孔,随后树脂自然冷却,达到适当的硬度。
既然轮胎内部填充了树脂而非空气,那自然就“不可能漏气”了。
凝胶如何在日常生活中被活用?
为了像这样利用凝胶状态实现商品化,需要经过精密计算的粘度控制。
例如,让我们看看凝胶的一个性质:触变性。
触变性是指:对高粘度液体(凝胶)施加应力(如摇晃)时,它会转变为溶胶;静置后,它又会重新变为高粘度(凝胶化)的现象。
单看这个描述,似乎与我们日常生活毫无关系。但其实,“粘度的世界”如同忍者一般,巧妙地隐藏在我们身边。
其代表例子就是圆珠笔尖(即笔珠)与墨水的关系。
墨水越稀薄(低粘度),书写就越顺滑。但低粘度的水性墨水容易洇墨和晕染。
相反,高粘度的油性墨水,则存在书写不畅、渗入纸张慢的缺点。
于是,粘度控制就派上用场了。
人们开发出了具有触变性的最佳墨水——啫喱笔墨水。
这种墨水在笔内保持高粘性,状态稳定;但在书写时,由于笔珠的旋转施加了剪切力,其粘度降低,产生如同水性墨水般的顺滑书写感。
而且,在渗透到纸张的过程中,它又会重新变为凝胶,因此书写时不会洇墨。
这个原理令人恍然大悟。既然如此,想必你还能联想到其他许多例子吧。
涂墙的油漆:稀薄的油漆延展性好、容易涂刷,但容易流淌。如果是业余木工使用,会希望有一种油漆——刷涂时延展性好,但刷完后能迅速固化。这多好啊!
女性朋友可能想到化妆品:这也没错。乳液、口红等也需要同时满足良好的延展性和稳定性。
还有呢!餐桌上还有番茄酱!通常番茄酱很难倒出来,但稍微用力摇一摇,粘度就降低了,变得容易使用。
粘度控制的重要意义
增稠剂除了进行简单的粘度调整外,也用于赋予这些触变性。
前面我们看了日常生活中的例子,但在工业社会中,粘度控制具有更为重要的意义。
例如,试想一下混合溶液的管理。
假设要使用一种含有油脂成分的溶液,如果能让该溶液具有触变性,那么在静止状态(如储存)时,它会凝胶化,从而防止油脂分离或其他成分沉淀。
另一方面,在使用时,通过施加剪切力使其溶胶化,就可以通过管道等进行输送。
即使不是为了应用于这种大型系统,仅仅是开发能将各种基础溶液增稠的增稠剂(増粘剤),实际上也每天都在进行着激烈的竞争。
在食品和化妆品领域,需要确保能获得更高质感的粘度(粘性特性);在工业产品领域,则需要能提供更精准性能的粘度。为了确保各自所需的粘度,须基于精确的粘度测量进行控制,东机产业粘度计满足您的粘度测量需求。