物質(zhì)的觸變性及觸變材料的開發(fā)

劉 通，張?jiān)鲋?，吳浩平，?斌

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 生態(tài)功能材料研究所，北京 100083)

1 物質(zhì)的觸變性

人們最早認(rèn)識(shí)物質(zhì)的觸變性是從含羞草開始的，含羞草是生長(zhǎng)在南美洲熱帶地區(qū)的一種植物，由于這些地區(qū)氣候炎熱，風(fēng)雨頻繁，在與惡劣的氣候條件抗衡過(guò)程中，為了保證其生存和種族的繁衍，含羞草逐漸形成了小葉片開啟、閉合及葉柄下垂的自運(yùn)動(dòng)方式。人們研究發(fā)現(xiàn)，這種自運(yùn)動(dòng)方式歸根于小葉片基部的一個(gè)稱為葉褥的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)為膨大的含有大量水分的薄壁細(xì)胞組織，正常狀態(tài)下含羞草葉柄挺起，小葉片舒張于葉柄的兩側(cè)；當(dāng)葉片受到觸動(dòng)時(shí)，小葉片基部接收信號(hào)，受力使葉褥上部薄壁細(xì)胞里的水分向細(xì)胞間隙中滲透，細(xì)胞失水使葉褥上部膨壓迅速降低，而葉褥下部薄壁細(xì)胞仍然保持原有的膨壓，結(jié)果便導(dǎo)致復(fù)葉上的小葉成對(duì)合攏；如果刺激強(qiáng)度繼續(xù)增大，由于葉柄基部葉褥上部的細(xì)胞壁較厚，下部的細(xì)胞壁較薄，且細(xì)胞之間的間隙比上部要大，致使葉褥下部的細(xì)胞原生質(zhì)的透性迅速增加，使得下部細(xì)胞中的水分快速地向細(xì)胞間隙排放，結(jié)果造成葉褥下部的細(xì)胞膨壓迅速下降，而上部細(xì)胞仍然保持原有的膨壓，這便導(dǎo)致葉柄在葉褥處下彎使葉柄產(chǎn)生下垂的運(yùn)動(dòng)(如圖1)。這種“膨壓運(yùn)動(dòng)”形成了含羞草的這種感震運(yùn)動(dòng)[1]。

圖1 含羞草葉片閉合、葉柄下垂圖片F(xiàn)ig.1 Picture of Mimosa leaves closed and it’s petiole drooping

觸變性在自然界中廣泛存在，在陸地或河床上的泥漿是觸變性的[2-4]，這個(gè)性質(zhì)影響了泥石流和滑坡的發(fā)生。觸變性還出現(xiàn)在血液[5-9]等生物體液中，紅細(xì)胞可以聚集在圓柱形的堆積物上，它可以同時(shí)粘在一起形成分支結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)取決于血液流動(dòng)性和粘度。

與自然界泥漿一樣的是在采礦工業(yè)中使用和加工的各種礦物漿料有些具有一定的觸變性[10, 11]。如Nguyen和Boger[12]所討論的鋁土礦殘?jiān)哂杏|變性，高嶺土和各種粘土(膨潤(rùn)土、蒙脫石)等礦物有一定的觸變性[13, 14]。非極性聚合物/粘土納米復(fù)合材料的懸浮液由于粘土結(jié)構(gòu)的變化引起的粘度變化而產(chǎn)生觸變[15]。其他含有粘土的工業(yè)產(chǎn)品包括鉆井泥漿[16]，泥漿中的粘土能瞬間形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致觸變反應(yīng)。

水泥的凝固過(guò)程是不可逆的，但新的水泥基產(chǎn)品具有觸變性[17-19]。其他工業(yè)觸變泥漿包括煤漿[20-22]和金屬漿。半固態(tài)金屬合金具有懸浮在液態(tài)金屬基體中的球狀顆粒的特殊微觀結(jié)構(gòu)，具有觸變性。錫鉛合金(Sn-15%Pb)的微觀結(jié)構(gòu)與鋁合金相似。將液態(tài)錫鉛合金或鋁合金在不斷剪切下冷卻到半固態(tài)，然后在等溫條件下觀察，發(fā)現(xiàn)顯微結(jié)構(gòu)具有剪切時(shí)間的依賴性[23-25]，因此，錫鉛合金和鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)可以用于觸變成形。潤(rùn)滑脂是流變復(fù)雜的材料，雖然主要是剪切降解，但也可以檢測(cè)到部分恢復(fù)[26]，也被歸類為觸變。類似的還有含蠟原油，也顯示出一定程度的可逆的觸變行為[27, 28]。涂料屬于最早研究的工業(yè)觸變材料[29]，在現(xiàn)代高固體和水性配方中，觸變性十分重要[30-32]。磁性懸浮液[33-35]和熱塑性膠粘劑[36]在涂層過(guò)程中，顯示觸變行為。在個(gè)人護(hù)理和藥物領(lǐng)域也大量使用觸變產(chǎn)品[37, 38]。

觸變性懸液可以包含各種類型的膠體顆粒，在許多情況下是金屬氧化物、粘土、二氧化硅或炭黑。懸浮介質(zhì)是一種低分子量液體。當(dāng)膠體顆粒被添加到熔融聚合物中時(shí)，由于懸浮介質(zhì)的高粘度[39-41]，會(huì)導(dǎo)致觸變時(shí)間的延長(zhǎng)。在原位聚合的許多應(yīng)用中，由觸變劑[42]可以產(chǎn)生對(duì)預(yù)聚體適當(dāng)快速的膠凝。

綜上所述，自然界中的一些物質(zhì)和工程中一些漿體存在著觸變特性，一些觸變特性被應(yīng)用于工程技術(shù)中，而另一些觸變特性是要求在工程實(shí)施中加以克服的。這些觸變特性為我們開發(fā)直接用于工程技術(shù)的觸變材料提供了廣泛的參考空間。

2 正觸變材料

正觸變現(xiàn)象最早是由Schalek和Szegvari于1923年在研究水合氧化鐵凝膠的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的[43]。所謂正觸變性(positive thixotropy)是指在外切力的作用下體系的粘度隨時(shí)間下降，靜止后又恢復(fù)，即具有時(shí)間因素的切稀現(xiàn)象。

Abend等[44]在粘土(負(fù)電)和鎂鋁層狀雙氫氧化物(正電)形成的微乳液體系中發(fā)現(xiàn)氫氧化物與膨潤(rùn)土表現(xiàn)出了流變特性(如表1所示)。當(dāng)只加入氫氧化鎂鋁(質(zhì)量分?jǐn)?shù)χ為1%)時(shí)，乳劑表現(xiàn)為牛頓流體；添加膨潤(rùn)土后，氫氧化物含量χ從1%降到0.5%，賓漢粘度略有上升，屈服值達(dá)到8～9 Pa，流動(dòng)曲線形成小的滯后，表明呈現(xiàn)弱的正觸變性。在氫氧化物含量χ<0.5時(shí)，流變行為從正觸變變?yōu)樨?fù)觸變[45, 46]。在鎂鋁微乳液體系中，滯后曲線在χ≤0.1時(shí)，屈服值減小[47]。這種現(xiàn)象的原因是：當(dāng)χ值越大，粘土礦物相對(duì)含量越少，氫氧化物分子移動(dòng)到油水分離界面上，在分離界面上圍繞油滴形成一層致密膜，這層膜使油滴間不能結(jié)合，這時(shí)體系接近于牛頓體系，正觸變性很??；隨著粘土礦物相對(duì)含量增多，氫氧化物含量χ值降低到0.2附近，帶正電的氫氧化物粒子與帶負(fù)電的粘土礦物相互吸引，一起形成了空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，體系表現(xiàn)出負(fù)觸變性。

表1 不同氫氧化物/蒙脫土比率χ下得到的穩(wěn)定油水乳劑流變性質(zhì)[43]Table 1 Rheological properties of stable oil-water emulsions obtained from different hydroxide/montmorillonite ratios[43]

Notes:χ: mass fraction of hydroxide;τ0: yield value;τB: Bingham yield value;η0: zero-shear viscosity;ηB: Bingham viscosity; Hysteresis expressed by the area of the hysteresis loop

陳宗淇等[48]將海藻酸鈉溶液及其添加不同含量氯化鈣后的溶液充分打碎、攪拌，用NDJ-1粘度計(jì)在6 r·min-1轉(zhuǎn)速下測(cè)定粘度η0，經(jīng)過(guò)t時(shí)間后，測(cè)得粘度為ηt，用θ代表觸變性大小:

θ=G(ηt-η0)

(1)

取G=1，得圖2及圖3?？梢钥闯?，純海藻酸鈉為正觸變性，即θ>1，靜置一段時(shí)間粘度上升，這是由于靜置后結(jié)構(gòu)會(huì)慢慢地恢復(fù)而導(dǎo)致粘度的升高。產(chǎn)生負(fù)觸變性的原因是：在劇烈攪拌或流動(dòng)時(shí)，會(huì)使分子從卷曲到伸直，同時(shí)，—CO2Ca+的結(jié)合并不牢固，也可能Ca2+脫離高分子，體系的粘度上升；但靜置以后，由于靜電吸引又形成—CO2Ca+，導(dǎo)致大分子又呈卷曲狀，體系的粘度又下降。體系粘度的升高和下降都具有時(shí)間性，這是由于大分子的伸展和卷曲、對(duì)Ca2+的吸附和脫附都有一定的弛豫時(shí)間。如果Ca2+的量不足以“屏蔽”高分子之間的相互吸引，體系仍為正觸變性。如果Ca2+的量很大，也能使負(fù)觸變性消失，因?yàn)镃a2+能在海藻酸鈉分子之間架橋，體系產(chǎn)生結(jié)構(gòu)粘度，這種結(jié)構(gòu)可能為: —[CO2CaO2C]—，該結(jié)構(gòu)不牢固，經(jīng)劇烈攪動(dòng)，結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，體系粘度下降，即切稀現(xiàn)象。靜置后，結(jié)構(gòu)又恢復(fù)，粘度回升，體系表現(xiàn)出正觸變性。

圖2 氯化鈣含量對(duì)海藻酸鈉溶液觸變性的影響[48]，海藻酸鈉濃度為1%，氯化鈣含量：曲線1—0%；曲線2—0.005%；曲線3—0.01%；曲線4—0.02%Fig.2 Effects of calcium chloride content on thixotropy of sodium alginate solution[48], sodium alginate concentration is 1%; calcium chloride content: curve 1—0%, curve 2—0.005%, curve 3—0.01%, curve 4—0.02%

圖3 氯化鈣含量對(duì)海藻酸鈉溶液觸變性的影響[48]，海藻酸鈉濃度為1%，氯化鈣含量：曲線1—0.04%；曲線2—0.05%；曲線3—0.06%Fig.3 Effects of calcium chloride content on thixotropy of sodium alginate solution[48], sodium alginate concentration is 1%; calcium chloride content: curve 1—0.04%，curve 2—0.05%，curve 3—0.06%

3 負(fù)觸變材料

負(fù)觸變性正好與正觸變性相反，是一種具有時(shí)間因素的切稠現(xiàn)象，即在外加切力或切速下，體系的粘度上升，靜置以后又恢復(fù)的現(xiàn)象。起初Crane[49]在1956年發(fā)現(xiàn)5%的聚異丁烯四氫萘溶液具有比較典型的負(fù)觸變性。1978年，Heckroodt發(fā)現(xiàn)南非某些蒙脫土懸浮體具有負(fù)觸變性。近年來(lái)，乳液中也發(fā)現(xiàn)存在負(fù)觸變性，在研究鎂鋁型混合金屬氫氧化物-蒙脫土懸浮體流變性時(shí)，也發(fā)現(xiàn)在一定條件下可產(chǎn)生負(fù)觸變性[50]。

陳宗淇等[51]研究后將外加聚合物影響負(fù)觸變性的原因歸結(jié)為粒子在聚合物上的吸附。在二氧化硅懸浮體中加入PHPA(部分水解聚丙烯酰胺)，聚丙烯酰胺主要以酰胺基團(tuán)與二氧化硅粒子之間吸引，隨著水解度的增加，羧酸根增多，粒子間吸引力由強(qiáng)變?nèi)?，絮凝體結(jié)構(gòu)逐漸變得疏松，體系出現(xiàn)了負(fù)觸變性。他們認(rèn)為這是由于固體粒子“屏蔽”了高分子之間的相互吸引力產(chǎn)生的結(jié)果，所以靜止以后，高分子吸附了二氧化硅粒子，體系的粘度下降了。但是HPAM對(duì)二氧化硅粒子的吸附是弱的，在外剪切力的作用下可以脫附，表現(xiàn)出粘度隨剪切力而升高，靜止以后又吸附，體系粘度下降。這種吸附和脫附是可逆的，并有一定時(shí)間性。吸附變?nèi)醯脑蚴荋PAM分子中的羧酸根代替了原有的酞胺基團(tuán)。羧酸根的電負(fù)性在一定程度上還對(duì)二氧化硅粒子起到排斥作用。

Kanai等[52]對(duì)Fe2O3分散于礦物油中形成的磁懸浮液采用不同速率進(jìn)行預(yù)剪切，在低剪切速率下(0.5 s-1)測(cè)量磁懸浮液的粘度與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系(圖4)。預(yù)剪切速率低于50 s-1時(shí)懸浮液的粘度對(duì)預(yù)剪切速率的依賴性很強(qiáng)。當(dāng)剪切速率大于50 s-1時(shí)，粘度到達(dá)最高值。針狀磁性粒子有很強(qiáng)的絮凝性，在一定范圍的流動(dòng)條件下剪切促進(jìn)碰撞而使結(jié)構(gòu)形成，在預(yù)剪切速率50 s-1左右開始出現(xiàn)負(fù)觸變性，低于該值，體系表現(xiàn)為正觸變性，高于該值，將引起很強(qiáng)的負(fù)觸變性(如圖4所示)。

李淑萍等[53]研究了剪切速率對(duì)Fe-Al-Mg型混合金屬氫氧化物(簡(jiǎn)稱MMH)/鈉質(zhì)蒙脫土(簡(jiǎn)稱MT)混合懸浮體系及純MT體系觸變性的影響，結(jié)果顯示：純的MT體系在剪切速率DL為10，170，511和1022 s-1時(shí)為正觸變性(如圖5所示)。MMH/MT質(zhì)量比(R)為0.013的體系在同樣剪切速率下也為正觸變性，剪切速率不影響觸變性類型。R=0.051的體系，低DL時(shí)(10和170 s-1)呈現(xiàn)復(fù)合觸變性，高DL時(shí)(511和1022 s-1)呈現(xiàn)正觸變性(如圖6所示)。R=0.091的體系在低DL時(shí)(10和170 s-1)呈現(xiàn)負(fù)觸變性，在高DL時(shí)(511和1022 s-1)呈現(xiàn)復(fù)合觸變性(如圖7所示)。

圖4 不同預(yù)剪切速率下粘度隨時(shí)間變化的曲線[52]Fig.4 Curves of viscosity over time at different preshear rates[52]

圖5 蒙脫土體系在各剪切速率下的粘度變化曲線[53]Fig.5 Viscosity variation curve of MT system at various shear rates[53]: curve 1—10 s-1；curve 2—170 s-1；curve 3—511 s-1；curve 4—1022 s-1

圖6 MMH/MT質(zhì)量比為0.051的分散體系在不同剪切速率下的粘度變化曲線[53]Fig.6 Viscosity variation curve of Fe-Al-Mg MMH/MT system (mass ration=0.051) at various shear rates[53]: curve 1—10 s-1；curve 2—170 s-1；curve 3—511 s-1；curve 4—1022 s-1

圖7 MMH/MT質(zhì)量比為0.091的分散體系在不同剪切速率下的粘度變化曲線[53]Fig.7 Viscosity variation curve of Fe-Al-Mg MMH/MT system (mass ration=0.091) at various shear rates[53]: curve 1—10 s-1；curve 2—170 s-1；curve 3—511 s-1；curve 4—1022 s-1

陳飛躍等[54]用硬脂酸對(duì)50～100 nm超細(xì)碳酸鈣的表面進(jìn)行改性，與鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)、氧化鈣混合成黏稠的懸浮體系，快速攪拌并靜置一段時(shí)間后體系的“滯后圈”由逆時(shí)針逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轫槙r(shí)針，即由正觸變性逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)觸變性。該團(tuán)隊(duì)還研究發(fā)現(xiàn)該懸浮體系在靜置時(shí)，由于分子間力的作用使碳酸鈣粒子間出現(xiàn)纏結(jié)并形成三維空間網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)(如圖8所示)，受到剪切作用后，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的纏結(jié)點(diǎn)慢慢被解開，破壞了網(wǎng)格構(gòu)象，當(dāng)剪切力超過(guò)臨界值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致碳酸鈣粒子做快速且無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)碳酸鈣粒子上的脂肪酸分子鏈纏結(jié)，體系剪切增稠表現(xiàn)了負(fù)觸變性。

圖8 觸變微結(jié)構(gòu)[54]Fig.8 The microstructure of thixotropy[54]

伍秋美等[55]用丙二醇(PG)、乙二醇(EG)及丁二醇(BG)等不同分散介質(zhì)與SiO2制備了懸浮體系。不同分散介質(zhì)制備的懸浮體系都具有可逆的剪切變稀和剪切增稠現(xiàn)象，用“粒子簇”生成機(jī)理能較好地解釋這種流變現(xiàn)象，即:剪切變稀與體系中連續(xù)空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞有關(guān)，而剪切增稠則是流體作用力促使不穩(wěn)定的“粒子簇”的生成所致。

孫德軍等[56]總結(jié)了懸浮體的觸變性機(jī)理，當(dāng)體系受到剪切力作用時(shí)，懸浮體微觀結(jié)構(gòu)的變化由以下兩方面決定：一方面分散相粒子間的結(jié)構(gòu)被剪切力破壞，另一方面分散相粒子間的結(jié)構(gòu)又在體系布朗運(yùn)動(dòng)和流動(dòng)加快粒子間碰撞的雙重作用下形成。若流動(dòng)或受到剪切作用時(shí)粒子間的結(jié)構(gòu)形成而靜止后結(jié)構(gòu)被破壞，體系表現(xiàn)出負(fù)觸變性[57]。

4 觸變材料開發(fā)與應(yīng)用

4.1 防彈衣中的觸變材料

防彈衣的研究目的是開發(fā)低成本、輕便、可穿戴且具有彈道沖擊阻力的服裝系統(tǒng)，芳綸和超高分子量聚乙烯已作為基礎(chǔ)材料引入對(duì)彈道的保護(hù)。這些高性能纖維具有低密度、高強(qiáng)度、高能量吸收的特點(diǎn)[58]。然而，要滿足防御子彈威脅的要求，大約需要20～50層織物。由此產(chǎn)生的裝甲硬度限制了它的舒適度。Lee等[59]研究了將Kevlar編織的具有彈道防御性能復(fù)合材料，用膠體剪切增稠液(含450 nm二氧化硅顆粒)浸漬后分散于乙二醇中。在低應(yīng)變速率下，這種液體不會(huì)對(duì)織物造成任何彎曲和變形，柔韌性也沒(méi)有變化。然而，在彈道沖擊的高壓力下，流體剪切增稠，增強(qiáng)了抗沖擊性(如圖9所示)。結(jié)果證明了新的組合材料可以使防彈衣更靈活，體積更小。

Tan等[60]將Twaron織物浸漬于不同粒子濃度的二氧化硅膠體懸浮液，研究了制備織物的彈道性能。將浸漬于二氧化硅顆粒濃度為20%、40%和50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的懸浮液的單層、雙層、四層和六層織物體系的沖擊極限和比沖擊能與未處理體系進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，浸漬于濃度為40%的懸浮液的單層、雙層和四層體系的沖擊極限最高，雙層體系的改善最大，彈道限值比純雙層系統(tǒng)的彈道限值高70%。抗沖擊性能的提高是由于二氧化硅顆粒和二氧化硅團(tuán)簇產(chǎn)生的彈織物摩擦和紗線間摩擦增加。

圖9 兩種防彈衣彈道試驗(yàn)后前層對(duì)比：(a)未浸漬觸變液；(b)浸漬觸變液[59]Fig.9 Comparison of the front layer of body armors unimpregnated in thixotropic liquid (a) and impregnated in thixotropic liquid (b) after ballistic test[59]

4.2 觸變水泥漿

目前，我國(guó)在石油勘探開發(fā)中遇到大量的海相沉積儲(chǔ)層，該儲(chǔ)層具有大量的裂縫和孔洞，鉆井和固井都會(huì)面臨著海相地層嚴(yán)重井漏的問(wèn)題[61]。觸變性水泥漿在注入頂替過(guò)程中是稀的流體，泵送停止后則迅速形成具有剛性、能自身支持的凝膠結(jié)構(gòu)，從而有效解決漏失問(wèn)題。因此，觸變性水泥漿是目前解決惡性井漏的一項(xiàng)重要技術(shù)手段。

步玉環(huán)等[62]研制了一種新型觸變性水泥漿，其利用丙烯酞胺單體能夠與觸變副劑DS、引發(fā)劑SG迅速高效地發(fā)生聚合和交聯(lián)反應(yīng)，生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高茹聚合物來(lái)改善水泥漿觸變性能。相對(duì)于其它觸變性水泥漿，其在具有更好的觸變性能的同時(shí)，還具有較低失水量、較好的流動(dòng)性以及較高的強(qiáng)度(如表2所示)。在靜止?fàn)顟B(tài)下，能較快形成高靜膠凝強(qiáng)度；75 ℃溫度下失水量為81 mL，24 h抗壓強(qiáng)度達(dá)到19.4 MPa，游離液量達(dá)到0.8%以下，均滿足固井要求。該觸變性水泥漿對(duì)于解決鉆井固井過(guò)程中出現(xiàn)的裂縫性、溶洞性漏失難題有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

表2 觸變性水泥漿與常規(guī)水泥漿基本性能對(duì)比[62]Table 2 Properties comparison of thixotropic cement and conventional cement[62]

4.3 高樓緩降器

作為一種操作簡(jiǎn)單方便的大眾化救生設(shè)備——高樓自救緩降器的出現(xiàn)，使高層樓房住戶能夠在發(fā)生火災(zāi)、地震等災(zāi)難后即時(shí)自救逃生。使用高樓緩降器一方面可以盡可能地保護(hù)住戶自身生命安全，減少財(cái)產(chǎn)損失；另一方面也可以降低參與救援的消防官兵的人身傷亡。目前，高樓緩降救生設(shè)備存在一些不足之處，導(dǎo)致了產(chǎn)品的普及程度不高，實(shí)際中的應(yīng)用效果也不好。因此，研發(fā)更穩(wěn)定、安全和高效的高樓緩降器，并將其應(yīng)用在高樓災(zāi)難應(yīng)急逃生有著迫切的社會(huì)需要。

利用負(fù)觸變材料所設(shè)計(jì)的高樓緩降器，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、易操作、小體積、輕質(zhì)量、緩降可控的功能，還可根據(jù)不同緩降逃生者的年齡、體重、心理承受能力和身體狀況改變，使制造出來(lái)的高樓緩降器具有普適性。

作者課題組[63]將部分水解的聚丙烯酰胺加入攪拌均勻的、一定濃度的鈉基蒙脫土懸浮體系中，制備出具有觸變性的混合體系。組裝好高樓緩降器模型，將樣品加入緩降器料筒內(nèi)(如圖10所示)，1號(hào)重物的緩降試驗(yàn)結(jié)果顯示，下落前期速率逐漸增大，當(dāng)達(dá)到一個(gè)極大值0.36 m/s后，速率略微減小，并穩(wěn)定在 0.29 m/s直到平穩(wěn)落地，而2號(hào)重物的緩降試驗(yàn)也得到了類似的結(jié)果，不同的是當(dāng)速率增大到一個(gè)極大值0.35 m/s后，減小的比較大，最后速率穩(wěn)定在0.075 m/s(如圖11所示)。

圖10 緩降器模型照片[63]Fig.10 Image of descending model[63]

圖11 緩降速度隨時(shí)間變化曲線[63]Fig.11 Variation curves of descent velocity of descending model with time[63]

5 結(jié) 語(yǔ)

觸變性在自然界中和工程漿體中廣泛存在，在工程實(shí)施中物質(zhì)的觸變性常作為工程技術(shù)的輔助手段，但目前缺乏對(duì)這一現(xiàn)象的深入、系統(tǒng)化的科學(xué)研究，需要對(duì)該現(xiàn)象的科學(xué)規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)。直接應(yīng)用于工程實(shí)際的觸變性功能材料的開發(fā)仍處于初級(jí)階段，這一方面需要深入研究物質(zhì)觸變性的科學(xué)規(guī)律，另一方面，需要不斷地開發(fā)一些“響應(yīng)”快、觸變特性優(yōu)異的新材料。觸變材料在一些重大安全、環(huán)境機(jī)械力發(fā)生突變的工程領(lǐng)域具有重大應(yīng)用前景，如緊急制動(dòng)、災(zāi)害沖擊、緩降逃生、防彈衣、泥漿固井等領(lǐng)域，具有其他材料不可比擬的特殊優(yōu)異性能。