輯/小蘭

棉線是由許多細(xì)小的纖維組成的，雖然它們每根只有2～3厘米長(zhǎng)，但聯(lián)結(jié)在一起時(shí)，它們之間的張力可以無(wú)限延長(zhǎng)。從物理學(xué)的角度來(lái)看，它們之所以能如此強(qiáng)韌有力、能防止衣物七零八碎，關(guān)鍵就在于如何傳遞這份張力——這也是個(gè)千古難題，人們至今都沒(méi)能把它徹底弄個(gè)明白。

《物理評(píng)論快報(bào)》上一篇題為《衣服為何不會(huì)散：主線的張力》的新論文中，聯(lián)合利華研發(fā)港口陽(yáng)光公司的物理學(xué)家帕特里克?沃倫、劍橋大學(xué)的雷?戈?duì)柕滤固乖诮y(tǒng)計(jì)物理學(xué)的范疇內(nèi)對(duì)紗線張力進(jìn)行了研究。他們利用線性規(guī)劃技術(shù)，證明了纖維間的摩擦產(chǎn)生了某種鎖定機(jī)制——只要有足夠的摩擦力，隨機(jī)的纖維組合原則上就可以傳遞一個(gè)無(wú)限大的張力。

研究人員用紗線模擬了一組隨機(jī)重疊的纖維。結(jié)果表明，隨著摩擦的增加，逾滲轉(zhuǎn)變（在龐大無(wú)序系統(tǒng)中，隨著聯(lián)結(jié)程度，或某種密度、占據(jù)數(shù)、濃度的增加或減少到一定程度，系統(tǒng)內(nèi)突然出現(xiàn)或消失某種長(zhǎng)程聯(lián)結(jié)性，性質(zhì)發(fā)生突變，稱發(fā)生了逾滲轉(zhuǎn)變，或者說(shuō)發(fā)生了尖銳的相變。在轉(zhuǎn)變點(diǎn)，系統(tǒng)的長(zhǎng)程聯(lián)結(jié)性突然消失或是突然出現(xiàn)，許多重要的物理性質(zhì)將以“是”或者“否”的方式發(fā)生性質(zhì)上的突變）出現(xiàn)了。研究人員解釋，這相當(dāng)于是從一種因纖維滑溜性導(dǎo)致紗線失效的“韌性失效模型”轉(zhuǎn)變到了斷裂機(jī)制為纖維斷裂的“脆性失效模型”。在閾值之上，拉伸強(qiáng)度大概是之前的100倍。

戈?duì)柕滤固拐f(shuō)：“我們現(xiàn)在對(duì)于摩擦力是如何阻止纖維材料脫落有了更深層次的理解。從應(yīng)用的角度來(lái)看，我們還可以利用這些理論知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)面料調(diào)節(jié)器?！币院螅€可以利用該模型優(yōu)化由各種纖維混紡而成的縫紉線的性能。